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航空知识手册之(zhī)二:无(wú)人(rén)机系统(tǒng)组成

 

一、飞行器(qì)

飞行器(qì)是由人类制造、能(néng)飞离地面、在大气(qì)层内或大气(qì)层外空间飞行的机械(xiè)飞行器。在大气层内飞行的称为航(háng)空器(qì),在太(tài)空飞行的称为航天(tiān)器。

无人(rén)机系统飞行器平台“简单”的五(wǔ)个方面(miàn):

1)无需生(shēng)命(mìng)支撑系统,平台规模尺(chǐ)度小,更加简化(huà)。

2)无(wú)需考虑过载、耐久等人为因素,平台更(gèng)加(jiā)专用化。

3)为(wéi)降低采购价格(gé),相对于有人挤在一定程度上放宽了可靠(kào)性指标。

4)对场地、地面保(bǎo)障等依赖减小(xiǎo)。

5)训(xùn)练可大(dà)量依(yī)赖于模拟器(qì),节省飞行器实际使用寿命。

二(èr)、航空器平台

1.固定翼(yì)

固定翼航空器平(píng)台即日(rì)常生活中提到的“飞机”,是(shì)指(zhǐ)由动力装置产生前进(jìn)的推理或拉力,由机体上固定的机(jī)翼(yì)产生(shēng)升力,在大气层内飞行(háng)的重于空气的航(háng)空(kōng)器。

无人(rén)机固定翼平(píng)台

固定翼结构包含机身、机(jī)翼、尾翼、起落架(jià)和发动机等。

机身:机身的主要功用(yòng)是装在设备、燃料和武器等,同事它是其他结构部件的安装基础,用以将尾翼、机翼(yì)、起落架等连接成一个整(zhěng)体(tǐ)。

固(gù)定翼飞行(háng)器机身结构

机(jī)翼(yì):机翼是固定翼飞行器产生(shēng)升(shēng)力(lì)的部件,机翼后缘有可操作地点活(huó)动面,一半(bàn)靠外侧的叫作副翼,用于控制飞机(jī)的滚(gǔn)转运动,靠内侧的则是襟翼,用于增加起飞(fēi)着陆阶段的升力。

固定翼飞行器机翼结构

尾翼:尾翼是(shì)用来配平、稳定和操纵固定翼飞行器飞行的(de)部件,通常包括垂(chuí)直(zhí)尾翼(yì)(垂尾)和水平尾(wěi)翼(平尾)两部分。垂(chuí)直(zhí)尾(wěi)翼由(yóu)固定的垂直安定(dìng)面和安(ān)装在(zài)其(qí)后部(bù)的(de)方向舵组成(chéng);水平尾(wěi)翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升(shēng)降舵(duò)组(zǔ)成,一些型号的飞机升降舵由(yóu)全(quán)动式水平尾翼(yì)代替(tì)。方向舵(duò)用于控制飞机(jī)的(de)横向运动,升降舵用于控制(zhì)飞机的(de)纵向运动。

起落架(jià):起落架是用(yòng)来支撑(chēng)飞行器停(tíng)放(fàng)、滑行、起飞和着陆滑跑的部件,一般由(yóu)支(zhī)柱、缓冲器、刹车装置、机轮和收放(fàng)机构组成。陆(lù)上飞机的起落装置一般(bān)有减震支柱(zhù)和(hé)机轮组成,此外还(hái)有专(zhuān)供水上飞机起降的带(dài)有浮筒装置(zhì)的起(qǐ)落架和学第七讲用的(de)滑撬式起落架。

2.旋翼平台

旋翼平台即(jí)旋翼(yì)航(háng)空器平台,旋翼航空器是一种(zhǒng)重于空气(qì)的航空(kōng)器(qì),其在空中飞行的升力由一(yī)个或多个旋翼与(yǔ)空气进行相(xiàng)对运动的(de)反作用获得,与固定(dìng)翼航空器为相对的(de)关系。现代旋翼航空器通(tōng)常包(bāo)括(kuò)直(zhí)升机、旋翼(yì)机和变模态旋翼机三种类(lèi)型。

旋翼航空器因为其名称与旋翼机混淆,实(shí)际上旋翼机的全(quán)称为(wéi)自传旋翼机,是旋翼(yì)航空器的一种。

2.直升机

直升机(jī)是一种由一个(gè)或多个(gè)水平旋(xuán)转的旋(xuán)翼提供升力和(hé)推进力而(ér)进行飞行的航空(kōng)器。直升机具有大(dà)多数固定翼(yì)航空器(qì)所(suǒ)不具备的垂直升降、悬停、小速度向前(qián)或(huò)向后飞(fēi)行(háng)的特点(diǎn)。弱点在于速度低、耗(hào)油量较高、航程(chéng)较(jiào)短。

直升(shēng)机的升力产生原理与机翼相似。旋翼不(bú)像固定翼航空器那样依(yī)靠整个机体向前飞行来(lái)使机翼与空气产生相对运(yùn)动,而是依靠自身的(de)旋转(zhuǎn)产生(shēng)与空气的相对运动。但是,在(zài)旋翼提供升力的同(tóng)时,直升机身也会因(yīn)反扭矩(与驱动旋翼旋转等量(liàng)但方(fāng)向相反(fǎn)的扭矩,即反作用扭矩(jǔ))的作用而(ér)具(jù)有向反方(fāng)向旋转(zhuǎn)的趋势。为(wéi)了克(kè)服(fú)“旋翼”旋转产生的反作用(yòng)扭(niǔ)矩,常见的做(zuò)法是用另一个小型旋(xuán)翼,即尾桨,在机身(shēn)尾部产生(shēng)抵(dǐ)消反向运动(dòng)的力矩。

3.多轴飞行器

多轴飞(fēi)行器是一种具有三个(gè)及以上旋翼轴的特(tè)殊的直升机(jī)。其通过每(měi)个(gè)轴上的电动(dòng)机转动,带动旋(xuán)翼,从(cóng)而产生(shēng)升推力。旋翼的总距固定,而不像一般直升机(jī)那样可变。通过改变不同悬疑之间的相(xiàng)对转速,可(kě)以改变单(dān)轴(zhóu)推进力的大笑,从而控制(zhì)飞行器的运(yùn)行(háng)轨迹。

3.旋翼机

自传旋翼机简称旋翼机或自旋翼机,是旋翼航空器的一种(zhǒng)。它的旋翼(yì)没有动(dòng)力装置驱(qū)动,仅(jǐn)依靠前进(jìn)时(shí)的相(xiàng)对气流吹动悬疑自转以产生(shēng)升力。旋(xuán)翼机(jī)大多有独立(lì)的推进或拉(lā)进螺旋桨(jiǎng)提供(gòng)前飞动(dòng)力,用尾翼控制(zhì)方向。旋(xuán)翼(yì)机必(bì)须像固定翼(yì)航空器那样(yàng)滑跑加(jiā)速才能起(qǐ)飞,少数(shù)安装有跳(tiào)飞装(zhuāng)置的旋翼机(jī)能够原地跳(tiào)跃起飞,但旋翼机不能像直升机那样进行稳(wěn)定的垂直起降和悬停。

自转旋翼机无人机平(píng)台(tái)

一架具备基本功(gōng)能的(de)自(zì)转(zhuǎn)旋(xuán)翼机通常(cháng)包括机身、动力系(xì)统、旋翼(yì)系(xì)统、尾翼和起落架五个(gè)部分。

机身:提供(gòng)其他部件的安装结构。

动力系(xì)统:提供旋翼机向前飞(fēi)行的推(tuī)力(lì),在飞行时和旋翼(yì)系统无关。

旋(xuán)翼系统(tǒng):提供旋翼机(jī)飞行所必须的升力的(de)控制能力(lì)。常见(jiàn)的是带桨榖倾斜控制(zhì)的(de)蹊跷板式(shì)旋翼,也可以采(cǎi)用全铰式旋翼。

尾翼:提供稳定性和俯仰、偏航控制(zhì),和固定翼飞机的(de)尾翼功能类似。

起落架:提(tí)供在地(dì)面(miàn)上的移(yí)动能力(lì),类(lèi)似于固(gù)定翼飞机(jī)的起落架。最常见的为前三(sān)点式起落架。

4.其他平台(tái)

除(chú)了上诉几种(zhǒng)主流航空器(qì)类型(xíng)外,扑翼机(jī)和变模态旋翼机也是(shì)现(xiàn)代(dài)航(háng)空器的重点研究方向。

扑翼机是通过像鸟(niǎo)类和昆虫(chóng)那(nà)样上下扑动自身翅(chì)膀而升空飞(fēi)行的航(háng)空器,又称振翼机。作为一(yī)种仿生(shēng)学的机械,扑(pū)翼机与它模仿(fǎng)的(de)对象一样,以机翼(yì)同时(shí)产生升力(lì)和推(tuī)进力。但也由于升力和推进力由同一部件产(chǎn)生,设计的(de)工程力学和空气动力(lì)学(xué)问题非常复杂(zá),其规律尚未被人类(lèi)完(wán)全掌握(wò)。

倾转(zhuǎn)旋翼机是一种典型的变模态旋翼机平台,也叫可倾斜旋翼(yì)机,是一种同时具有旋翼和固定翼功能,并在机翼两侧各安装有一套可在水平和垂直位置之间转动的可倾转旋翼(yì)系统的航空器。优势(shì)在于兼具直(zhí)升机和固定翼飞机(jī)飞机的优点,应用(yòng)前景十分看好。

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