一、飞行器
飞(fēi)行器是由人类制造、能飞离地面(miàn)、在大(dà)气层内或(huò)大气层(céng)外空间飞(fēi)行的机械飞行器(qì)。在大气层内(nèi)飞行的称为航空器,在太(tài)空飞行的称为航天器。
无人机系统飞行器平台“简(jiǎn)单”的五个方面(miàn):
(1)无需生(shēng)命支(zhī)撑(chēng)系(xì)统,平台规模尺度(dù)小,更加简(jiǎn)化。
(2)无需考虑过(guò)载、耐久等人(rén)为因素,平台(tái)更(gèng)加专(zhuān)用化(huà)。
(3)为降低采购(gòu)价格(gé),相对于(yú)有人挤在(zài)一(yī)定(dìng)程度上放(fàng)宽了可靠性指标。
(4)对场地、地(dì)面保障等依赖减小(xiǎo)。
(5)训练可大量(liàng)依赖于(yú)模拟器,节(jiē)省飞行(háng)器实际(jì)使用寿(shòu)命(mìng)。
二(èr)、航空器平台
1.固定翼
固定翼航(háng)空器平台即日常生(shēng)活中提到(dào)的“飞机”,是指由动(dòng)力装置产生前进(jìn)的推理或拉力,由机体上(shàng)固定的机翼产生升力,在大(dà)气层(céng)内飞行的重(chóng)于空气的航空器。
无人机固定翼(yì)平台
固(gù)定(dìng)翼(yì)结构包含机身、机(jī)翼、尾翼(yì)、起(qǐ)落架和发动机等。
机身:机身的主要功用是装在设(shè)备、燃料和武器(qì)等,同事(shì)它是其(qí)他结构部件的安装基础(chǔ),用以(yǐ)将尾翼、机翼、起落(luò)架等连(lián)接(jiē)成一个整(zhěng)体。
固定(dìng)翼飞行器机身结构
机翼:机翼是固定(dìng)翼飞行(háng)器产(chǎn)生(shēng)升力(lì)的部(bù)件,机翼后缘有可操作地点活动面,一半靠(kào)外侧的(de)叫作副(fù)翼,用于控制飞机的滚转(zhuǎn)运(yùn)动,靠内侧的则是襟翼,用于增(zēng)加起飞着陆(lù)阶段的升力(lì)。
固定翼飞行器机翼(yì)结构
尾翼:尾翼是用来配平、稳定(dìng)和操纵固定翼(yì)飞(fēi)行器飞行的部件,通常包括垂直尾翼(垂尾)和水平尾翼(yì)(平尾)两部分。垂直尾翼(yì)由固定的垂直安定面和安装在(zài)其后部的(de)方向(xiàng)舵组成;水平尾翼由固定的水平安定面和(hé)安装在其后部的升(shēng)降(jiàng)舵组成,一些型(xíng)号的飞机升降舵由全(quán)动式水平尾(wěi)翼代(dài)替。方(fāng)向舵用(yòng)于控(kòng)制(zhì)飞机的横(héng)向运(yùn)动,升降舵用于控制飞机的纵向运动。
起落架:起落架是用来支撑飞(fēi)行器停(tíng)放(fàng)、滑(huá)行、起飞和着(zhe)陆滑跑的部件,一般由支柱(zhù)、缓(huǎn)冲器、刹车装置、机轮和收放机构组成。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(gòng)水上飞机起降(jiàng)的带(dài)有浮筒装置的起落(luò)架(jià)和学(xué)第七讲用的滑撬式起落架(jià)。
2.旋翼平(píng)台
旋翼平(píng)台即旋翼航空器平台,旋翼航空(kōng)器是(shì)一种重于空气(qì)的航空器,其在空中(zhōng)飞行的升(shēng)力(lì)由一(yī)个或多(duō)个旋翼(yì)与空气(qì)进行相对(duì)运动的反作用获得,与(yǔ)固(gù)定翼(yì)航(háng)空器为相(xiàng)对的关(guān)系。现代旋(xuán)翼航空器通常(cháng)包括直升机、旋翼机和变模态旋翼机三种类(lèi)型。
旋(xuán)翼(yì)航空(kōng)器因为其(qí)名(míng)称与旋翼机混淆(xiáo),实际上旋翼机的全称为(wéi)自传旋翼机,是旋翼航空(kōng)器(qì)的一种。
2.直升机
直(zhí)升机是(shì)一种由一个或多个水平旋转的旋翼提供升(shēng)力和推(tuī)进力而进行飞行的航空器。直升(shēng)机具有大多数固定翼航空器所不具备的(de)垂直升降、悬停(tíng)、小速度向前或向后飞行的特点。弱(ruò)点(diǎn)在于速度低、耗油量较(jiào)高、航(háng)程较短。
直升机(jī)的(de)升力产生原(yuán)理与机翼相(xiàng)似。旋翼不像固定翼航空器那样(yàng)依靠(kào)整个机体向(xiàng)前飞行来使(shǐ)机(jī)翼(yì)与空气产生相对(duì)运动,而是依靠(kào)自身的旋转产生与空气的相对(duì)运动。但是,在(zài)旋翼提供升力的同(tóng)时,直升机身也会因反扭矩(jǔ)(与(yǔ)驱动旋翼(yì)旋转(zhuǎn)等量但方向相反的扭矩,即反作用扭矩)的作用而具有向反方(fāng)向旋转(zhuǎn)的(de)趋势。为了克服“旋翼”旋转产生的反作用扭矩,常(cháng)见的做法是用另一个小型旋翼,即尾桨,在(zài)机身尾部产生抵消反向运动的力矩。
3.多轴飞行器
多轴飞行器是一种具有三个及以上旋(xuán)翼轴的特殊的直升(shēng)机。其通过每个轴上的电动机转动,带动旋翼,从而产生升推力。旋翼的总距(jù)固(gù)定,而不像(xiàng)一般直(zhí)升机那样可变。通过改变不同(tóng)悬疑之(zhī)间的相对转速(sù),可以改(gǎi)变单轴(zhóu)推进(jìn)力的(de)大笑(xiào),从而控制飞行器(qì)的运行轨迹(jì)。
3.旋翼机
自传旋翼机(jī)简称旋翼机或自旋翼机,是旋(xuán)翼航空器的一(yī)种。它的旋翼没有动力装(zhuāng)置驱动,仅(jǐn)依靠前进(jìn)时的相对气流吹动悬疑自转以产生升力。旋翼(yì)机(jī)大多有(yǒu)独立的推进或拉(lā)进螺旋桨提(tí)供前飞动力,用尾(wěi)翼控制方向。旋翼机必须(xū)像(xiàng)固定翼航(háng)空器那样滑(huá)跑加速才(cái)能起(qǐ)飞,少数安(ān)装有跳(tiào)飞装(zhuāng)置的旋翼机能够原地跳跃起飞,但旋翼机不能像直(zhí)升机那样进(jìn)行稳定的(de)垂直起降和悬停。
自转旋翼(yì)机无人机平台
一架具备基本功能的自转旋翼机通常(cháng)包括(kuò)机身、动力系(xì)统(tǒng)、旋翼系统(tǒng)、尾(wěi)翼和起落架五个部分。
机身:提供其他部件的安装结构。
动力系统:提供旋翼机向前飞行(háng)的推力,在飞行(háng)时和旋翼系统无关。
旋(xuán)翼系统(tǒng):提供(gòng)旋翼机飞(fēi)行所必(bì)须的升(shēng)力的(de)控制能力。常见的是带桨榖倾斜控制(zhì)的蹊跷板式旋翼,也可以采用全铰(jiǎo)式旋翼(yì)。
尾翼:提供(gòng)稳定性(xìng)和(hé)俯仰、偏航控制,和固定翼(yì)飞机的尾翼功能类似。
起落架:提供在(zài)地面上的移动(dòng)能力(lì),类似于固定翼飞机(jī)的起落架。最(zuì)常见的为前三点(diǎn)式(shì)起(qǐ)落(luò)架。
4.其他平(píng)台
除了(le)上诉几种主流航空器(qì)类型外,扑翼机和(hé)变(biàn)模(mó)态旋翼机也是现代航空器的重点研(yán)究方(fāng)向。
扑(pū)翼机是通过(guò)像鸟类和昆虫(chóng)那样上下扑动自(zì)身翅膀而升空飞行的航空器,又称(chēng)振翼机(jī)。作为一种仿生(shēng)学的(de)机械,扑翼机与(yǔ)它模(mó)仿的(de)对象一样,以机翼同时产生升力和推进力。但也(yě)由于升力和推进力由同(tóng)一部件产生,设计的工程力学和空气(qì)动(dòng)力(lì)学(xué)问题非常复杂,其规律尚未被(bèi)人类(lèi)完(wán)全掌握。
倾(qīng)转旋翼机是一种典型的变模态旋翼机平(píng)台,也叫可倾斜旋(xuán)翼机,是一种同(tóng)时具有(yǒu)旋翼和固(gù)定翼(yì)功能,并在机翼两侧各安装有一套(tào)可在(zài)水(shuǐ)平和垂直位置之(zhī)间转动的可倾转旋翼系统的航空器。优势在于兼具(jù)直升机(jī)和固定翼飞(fēi)机飞机的(de)优点(diǎn),应用前景十分看好。

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