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航空知(zhī)识手(shǒu)册之二(èr):无人机系统组(zǔ)成

 

一、飞行器

飞行器是由人类制造、能飞离(lí)地面、在大(dà)气(qì)层内或大气层外空间飞(fēi)行的机(jī)械飞行器。在大气层内飞行的称为(wéi)航空器,在太空飞行的称(chēng)为(wéi)航天(tiān)器(qì)。

无人机系统飞行器(qì)平台“简单”的五个方面:

1)无需生命(mìng)支撑系统,平台规模尺度小,更加简化。

2)无需考(kǎo)虑过(guò)载、耐久等人为因素(sù),平台更加(jiā)专用(yòng)化。

3)为降低采购价格,相(xiàng)对于有人挤在(zài)一定程度上放宽了可靠性(xìng)指标。

4)对场地、地面(miàn)保障等依赖减小。

5)训练可大量依赖于模拟器(qì),节省飞行器(qì)实际(jì)使用寿命。

二、航空器平台

1.固(gù)定(dìng)翼(yì)

固(gù)定翼航空器平(píng)台即日常生活中提到的(de)“飞机”,是指由动力装(zhuāng)置(zhì)产生前进的推理或(huò)拉力,由机体上固(gù)定的(de)机翼产生升力,在大气(qì)层内(nèi)飞行的重于空气的航空(kōng)器。

无(wú)人机固定翼平台(tái)

固定翼结(jié)构包(bāo)含(hán)机(jī)身、机翼、尾翼、起落架和(hé)发动机等。

机(jī)身:机身的主要功用是装(zhuāng)在设备、燃料和武(wǔ)器等,同事它是其他(tā)结(jié)构(gòu)部件的安装基础(chǔ),用以将尾(wěi)翼(yì)、机翼(yì)、起落架等连接成一个整体。

固定翼飞行(háng)器机身结构

机翼:机翼是固(gù)定翼飞行器产生升(shēng)力的部件,机(jī)翼后缘有可操作地点活动面,一半靠外(wài)侧的叫作副翼(yì),用于控(kòng)制飞机的滚转运动,靠(kào)内(nèi)侧的则是(shì)襟翼(yì),用(yòng)于增(zēng)加起飞着(zhe)陆阶(jiē)段的升(shēng)力。

固定翼飞行器机(jī)翼结构

尾(wěi)翼:尾翼是用来配平、稳定和操纵固(gù)定(dìng)翼飞行器飞行(háng)的部(bù)件(jiàn),通常包(bāo)括垂(chuí)直尾(wěi)翼(垂(chuí)尾(wěi))和水平尾翼(平尾)两部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后部(bù)的方向(xiàng)舵组成;水平尾翼由固定的水平安定面和安(ān)装(zhuāng)在其后部的升降舵组成,一(yī)些型(xíng)号(hào)的飞(fēi)机升降舵由全动式水(shuǐ)平尾翼代替。方(fāng)向舵用于控制飞(fēi)机的横向运动(dòng),升降舵用于控制飞(fēi)机的纵向运动。

起落架:起落(luò)架是用来支(zhī)撑(chēng)飞(fēi)行器(qì)停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件,一般由支柱、缓冲器、刹车装置、机(jī)轮(lún)和收放机构组成。陆上飞机的起落装置一般有减震支柱和机轮组成,此外还有专供水(shuǐ)上飞机起降的带有浮(fú)筒装置的起落(luò)架和学第七讲(jiǎng)用的(de)滑撬(qiào)式起落架。

2.旋翼平台

旋翼(yì)平台即旋翼航空器平台,旋翼航空(kōng)器是一种重于空气(qì)的航空器,其在空中飞行(háng)的(de)升力由(yóu)一(yī)个或多(duō)个旋翼与空气(qì)进行相对运动(dòng)的反(fǎn)作(zuò)用获得,与固定翼(yì)航空器为相对的关(guān)系。现代旋翼航(háng)空器通常包括(kuò)直升机、旋翼(yì)机和变模态旋翼机三种类型。

旋翼航空(kōng)器因为其名(míng)称与旋翼机(jī)混淆,实际上旋翼(yì)机(jī)的全称为自(zì)传旋翼机,是旋翼(yì)航空器的(de)一种。

2.直(zhí)升机

直升机是一种由一个或多个水平旋转(zhuǎn)的旋(xuán)翼提供升力和推进力而(ér)进行飞行的航空(kōng)器。直升(shēng)机具有(yǒu)大多数固(gù)定翼航空器所不具备的垂直升降、悬停、小速度向前或向后飞(fēi)行的特点(diǎn)。弱点(diǎn)在(zài)于速度低、耗油量较高、航程较短。

直升机(jī)的升力产生原理与机翼相似(sì)。旋翼不(bú)像固定翼航空器(qì)那样依靠整个机体向前飞行来使机翼与空(kōng)气产生相对(duì)运动,而是依靠自身的旋转产生与空气的相对运动。但是,在旋(xuán)翼提供升力的同(tóng)时,直升机身也会因反扭矩(与驱(qū)动旋翼旋转等量但方向相(xiàng)反的扭矩,即反(fǎn)作用扭矩)的(de)作用而(ér)具有向反方向旋转的趋势。为了(le)克服“旋翼”旋转产生(shēng)的反作用扭矩,常见的做法是用另一个小型旋(xuán)翼,即(jí)尾桨,在机身尾部产生抵消反向运动(dòng)的力矩。

3.多轴飞行(háng)器

多轴(zhóu)飞行(háng)器(qì)是一种(zhǒng)具(jù)有三个及以(yǐ)上旋翼(yì)轴的特殊的直升(shēng)机。其通过(guò)每个轴上的电动机转动(dòng),带动旋翼,从而产生升推(tuī)力。旋翼的总距固定,而不像一(yī)般直升机那样可变。通过改变(biàn)不同悬(xuán)疑之间(jiān)的相对转(zhuǎn)速,可(kě)以改变单轴推进力的大笑,从而控制飞行器的(de)运(yùn)行轨迹。

3.旋翼机

自(zì)传旋翼(yì)机简称旋翼(yì)机(jī)或自(zì)旋翼(yì)机,是旋翼航空器的一种。它的旋(xuán)翼没有动力装置驱动,仅依靠前进时的相(xiàng)对气流吹(chuī)动悬疑自转以产生升力(lì)。旋翼机大多有独立(lì)的推进或拉进螺旋(xuán)桨提供(gòng)前飞(fēi)动力,用尾翼(yì)控制方向。旋翼机(jī)必须(xū)像固定翼航空器那样滑(huá)跑加速才能起飞(fēi),少数安装(zhuāng)有跳(tiào)飞装置的旋翼机能够原地(dì)跳跃起飞,但旋(xuán)翼(yì)机(jī)不(bú)能像直升机那样(yàng)进行稳定的垂直起降和(hé)悬停。

自(zì)转旋翼机无(wú)人机(jī)平台

一架具备(bèi)基本功能的自(zì)转旋翼机通常包括机身、动力系统、旋(xuán)翼系统、尾(wěi)翼和起落架五个部分。

机身:提供其他部件的安装结构。

动力(lì)系统:提(tí)供旋(xuán)翼机向前飞行的推力,在(zài)飞行时和旋翼系统无关。

旋翼系统:提供(gòng)旋翼机(jī)飞行所必须的升力的控制(zhì)能力。常见的是(shì)带桨榖倾斜控制的蹊跷板式旋翼,也可以采用全(quán)铰式旋(xuán)翼(yì)。

尾翼:提供稳定性和(hé)俯仰、偏航控制,和固定翼飞机的尾翼功能类似。

起(qǐ)落架:提供(gòng)在地面上的移动能(néng)力,类似于固定翼(yì)飞机的(de)起落架。最(zuì)常见的为前三点(diǎn)式起落架。

4.其(qí)他平台

除了(le)上诉几种主(zhǔ)流(liú)航空器类型外,扑翼机(jī)和变模态旋翼机也是现代航空器的(de)重点研究方(fāng)向。

扑翼机(jī)是通过像鸟类和昆虫那样上下扑动自身翅膀而升空(kōng)飞行的航空器,又称振翼(yì)机。作为一种仿生学的机械(xiè),扑翼机与它模仿的对(duì)象一样,以机翼同时产生升力和推进力。但也由于升力和(hé)推进(jìn)力由(yóu)同一部件产生,设计的工程力学和空气动力学问题非常复杂,其规律尚未被(bèi)人类完全掌握(wò)。

倾转旋翼(yì)机是一种典型的变模(mó)态旋(xuán)翼机平台,也叫(jiào)可倾斜旋(xuán)翼机,是一种(zhǒng)同时具有旋翼和(hé)固定翼功能(néng),并(bìng)在机翼(yì)两侧各安(ān)装有一套可在水平和垂直位置之间转动(dòng)的可(kě)倾转旋翼系统(tǒng)的航空器。优(yōu)势在于兼具直升机和(hé)固定翼(yì)飞机(jī)飞机(jī)的优(yōu)点,应用前景十分(fèn)看好。

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