大挑战杯-大学生课外学术竞赛- 折叠翼无人机作品说明书

第六届“挑战杯”河南科技大学大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品说明书PAGEPAGE1第六届“挑战杯”河南科技大学学生课外学术科技作品竞赛作品说明书编码：3A0307B第六届“挑战杯”河南科技大学大学生课外学术科技作品竞赛作品说明书作品名称：折叠翼无人机作者：周梦浩樊亚辉谢群学院全称：车辆与交通工程学院指导老师：梁坤峰徐斌作品类别：□自然科学类学术论文 □哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作A类□科技发明制作B类PAGE7折翼飞行器摘要中国是世界上邻国最多，所处的安全状况和面临的安全条件最复杂的战略主体，与周边国家在领土、存在巨大问题。有利因素和不利因素的因素的存在和发展使周边安全环境呈现出总体稳定与局部动荡的局面，中国周边安全环境继续发生深刻而复杂的变化。现在必须加强我国单兵作战能力，为了推进信息化强兵的进度，必须需要新的装备强化军队的信息获取能力，机动性和战斗能力。而本无人机极强的携带性和易操作性及机动性的功能可以适应战场的需要。通过机翼折叠式的设计使本来宽大占地的飞行器折叠机翼之后所占空间大大减少，足以可以单人携带。关键词：飞行器折翼机动性携带绪论1.1研究现状目前国内外在无人飞行器的研究日趋成熟，理论上是可以满足各国在军事等方面的需求，但是放在现实来考虑，仍然有许多不足。如果真的放在现实进行使用还存在诸多缺点，滞后性，笨重性都使无人机的发展遇到瓶颈，所以在这个方面还有很大的创新空间。1.2选题意义我们希望在普通飞行器的基础上做出大的改进，克服现在无人飞行器的缺点，在自然灾害及冲突，反恐活动中起到重大作用。该飞机实现了三种功能，第一，通过折翼的设计大大减少飞机整体体积使飞行器可以随身携带。第二，飞机与配套箱相结合，起飞条件没有任何约束，真正做到高机动性。第三，飞机内在系统与飞机前段摄像头连接并且可以把摄像头拍到的信息实时传回头盔虚拟VR系统，使使用者置身于空中可以获得更加广阔的视野。2研究思路本飞机要求要有很高的便携性，飞机最大占地就是在于翼展比较宽，机身比较长，为了不影响飞行器的飞行性能，我们在机翼的方面考虑，是否能想雨伞一样可以收缩自如？是否能像舰载机一样把机翼向上收起，在考虑各种方面之后，还是选择了机翼向机身弯折这种方法以降低飞行器的占地空间，而后在飞行器的内部加上了电子系统，可是飞行器在飞行过程中完成侦查的任务，并且加装重物，可以用来携带物品，以扩展飞行器的各项用途。3研究成果本项目所制作的折叠翼无人机主要由弹射装置，无人机本体及头盔视频接收装置组成，如图1.3.1飞行器本体设计如图2，图3所示的机翼折合结构，我们可以将翼展最大限度的减小以提高便携性。我们使用SolidWorks软件就行三维建模，使飞机机翼的这和结构满足各项性能，保证了制作的精准度。(1)3.2飞行器的折合结构此飞行器的最大创新点就在于此，机翼的折合结构，我们使机翼可以绕轴运动，并且确定一个锁定结构,使机翼可以完全锁定，保持飞行器在飞行中的飞行稳定及安全，而铝架的上下的约束使机翼的上下波动更加稳定，使飞行器的飞行姿态更加平稳，更加有利于操控。3.2飞行器动力的设计飞行器的飞行动力来自于螺旋桨对风力的反推，所以运用更高转速的无刷电机是最好的选择，还有高速桨也可以提高飞行器的动力，使用更高功率的电调也增加了动力。更高的速度可以使飞行器的效率增加，增加飞行器的稳定性。3.3起落架的研究布置型式

①.前三点式起落架：前轮在机头下面远离飞机重心处，两个主轮左右对称地布置在重心稍后处，左右主轮有一定距离可保证飞机在地面滑行时不致倾倒。具有着陆简单，安全可靠、良好的方向稳定性、减小着陆后滑跑距离、对跑到影响较小等优点。但同时也有着质量大，结构复杂等缺点

②.后三点式起落架：两个主轮在重心稍前处，尾轮在机身尾部离重心较远。优点：构造比较简单，重量也较轻，在飞机上易于装置尾轮，可以减小着陆时和滑跑距离。缺点：在大速度滑跑时，遇到前方撞击或强烈制动，容易发生倒立现象；如着陆时的实际速度大于规定值，则容易发生“跳跃”现象；在起飞、降落滑跑时是不稳定的。如过在滑跑过程中，某些干扰(侧风或由于路面不平，使两边机轮的阻力不相等)使飞机相对其轴线转过一定角度，这时在支柱上形成的摩擦力将产生相对于飞机质心的力矩，它使飞机转向更大的角度；在停机、起、落滑跑时，前机身仰起，因而向下的视界不佳。

③.自行车式起落架：前轮和主轮前后布置在飞机对称面内（即在机身下部），重心距前轮与主轮几乎相等。为防止转弯时倾倒，在机翼下还布置有辅助小轮。

由于飞行器需要的飞行跑到可能比较恶劣并且要求比较高的稳定性，我们选用前三点式起落架，使飞行器更加容易操作。3.4飞行器机翼的研究机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其最主要作用是产生升力，由于飞机是在空中飞行的，因此和一般的运输工具和机械相比，就有很大的不同。飞机的各个组成部分要求在能够满足结构强度和刚度的情况下尽可能轻，机翼自然也不例外，加之机翼是产生升力的主要部件，而且许多飞机的发动机也安装在机翼上或机翼下，因此所承受的载荷就更大，这就需要机翼有很好的结构强度以承受这巨大的载荷，同时也要有很大的刚度保证机翼在巨大载荷的作用下不会过分变形。此飞行器将控制器及电动机马达都集中在机头不菲，以减少机翼的负荷。机翼的基本受力构件包括纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头。其中接头的作用是将机翼上的载荷传递到机身上，我们将机翼的接头进行创新，使其可以绕轴转动，从而达到折叠机翼的效果。3.5飞行器的控制系统方向舵是垂直尾翼中可操纵的翼面部分，其作用是对飞机进行偏航操纵。上面的情况是假设飞机作自由运动，而没有飞行员操纵。当我们需要控制飞机的航向时行员就可以操纵垂直尾翼中的方向舵达到偏航的目的。方向舵是垂直尾翼中可操纵的翼面部分，其作用是对飞机进行偏航操纵。上面所说的情况是假设飞机作自由运动，而没有飞行员操纵。当我们需要控制飞机的航向时，飞行员就可以操纵垂直尾翼中的方向舵达到偏航的目的。方向舵的操纵原理与升降舵类似，当飞机需要左转飞行时，驾驶员就会操纵方向舵向左偏转，此时方向舵所受到的气动力就会产生一个使机头向左偏转的力矩，飞机的航向也随之改变。同样，如果驾驶员操纵方向舵向右偏转，飞机的机头就会在气动力矩的作用下向右转。

4飞行器的创新点如下1飞行器的折翼结构，通过机翼折叠式的设计使本来宽大占地的飞行器折叠机翼之后所占空间大大减少，相比传统飞机拥有很高的优越性飞机与配套箱相结合，起飞条件没有任何约束，真正做到高机动性。2飞机内在系统与飞机前段摄像头连接并且可以把摄像头拍到的信息实时传回头盔显示系统，使使用者置身于空中可以获得更加广阔的视野。 3适应性强，不需要传统的长跑到就可以轻松起飞，在配套的飞机背箱里有弹射装置可以使飞行器有起飞初速度，只需要空旷的场地就可以起飞。对天气没有太大要求。应用价值：折翼飞行器可以携带照相机、数字照相机拍摄航空照片，用于资源调查、环境监测、小城镇规划。携带电视摄像头或红外传感器和微波传输系统，实时将空中摄取的图像传输到有关部门。可用于洪涝灾情调查、森林火情监测、边境巡视、海防缉私和军事侦察。携带通讯中继设备，可用于临时性通讯中继。也可携带电子干扰器材，用于电子干扰。还可以运用于军事。参考文献：［1］谭红明，邓海强，周欲晓，等．潜射无人机发展现状及其关键技术［J］．南京航空航天大学学报，2009，41(增1):1－