无人机系统结构与设计课件：无人机系统的机体结构

无人机系统的机体结构

目录/CONTENTS§2无人机机体功能§3无人机机体材料§1无人机系统的组成§1无人机系统的组成无人机系统的组成无人机无人驾驶飞行器（UnmannedAerialVehicle，UAV）的简称主要利用无线电设备和自备的程序控制装置操纵的飞行器无人机系统的组成无人机组成：飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等§2无人机机体功能无人机机体功能固定翼航空器平台定义：由动力装置产生前进的推力或拉力，由机体上固定的机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器结构：机翼、机身、尾翼和起落架等控制舵面：副翼、升降舵、方向舵、襟翼等无人机机体功能固定翼航空器平台通过伺服机构改变各控制舵面位置及动力装置输出量，产生相应的控制力，使飞行器改变高度速度并进行转弯、爬升、俯冲、横滚、筋斗等机动固定翼平台结构无人机机体功能固定翼航空器平台机体机身、机翼、尾翼机身装载飞行控制系统、电力系统、通信系统、燃料系统及任务系统等机载设备，形成完整的飞行平台无人机机体功能固定翼航空器平台机翼维持飞机稳定性和操纵性中扮演重要角色可操纵翼面：副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼用于安装发动机、起落架及其轮舱、油箱无人机机体功能固定翼航空器平台副翼：机翼后缘外侧的活动部分，左右机翼对称安装，通过舵机控制，可上下偏转襟翼：机翼后缘内侧，一种增升装置，改善飞机的起降性能固定翼机尾结构无人机机体功能固定翼航空器平台尾翼：包括水平尾翼和垂直尾翼，控制飞机的俯仰和方向平衡，减轻飞机重量，提高气动性能固定翼机尾结构无人机机体功能固定翼航空器平台起落装置功能：支持飞机在地面停放，用于飞机的起飞和降落最常用的起降装置：起落架根据起落架的不同安装方式分类：前三点、后三点、滑橇式无人机机体功能固定翼航空器平台航空发动机飞机动力装置的核心功能：1.克服与空气相对运动使飞机前进2.为飞机上的用电设备提供电力，为用气设备提供气源无人机机体功能旋翼航空器平台旋翼平台：旋翼航空器平台（Rotarywingaircraft）一种重于空气的航空器，飞行升力由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的反作用获得与固定翼航空器为相对的关系现代旋翼航空器通常包括：直升机、旋翼机、变模态旋翼机无人机机体功能旋翼航空器平台直升机由一个或多个水平旋转的旋翼提供升力和推进力进行飞行的航空器优点：构造简单、价格低廉、不需要发射系统、可垂直起降与自由悬停、飞行灵活无人机机体功能旋翼航空器平台直升机升力来自“旋翼”，依靠自身旋转产生与空气的相对运动在旋翼提供升力同时，机身产生反扭距而具有向反方向旋转的趋势克服反作用扭矩的方法：尾桨在机身尾部产生抵消反向运动的力矩无人机机体功能旋翼航空器平台无人直升机按结构形式分类：单旋翼带尾桨式、共轴双旋翼式、特异式单旋翼直升机：目前应用最为广泛的直升机，构造简单，技术成熟、维修方便、操纵灵便单旋翼带尾桨式无人直升机无人机机体功能旋翼航空器平台无人直升机共轴双旋翼式的优点：可省去尾桨及其传动系统，结构较为紧凑共轴双旋翼式无人直升机无人机机体功能旋翼航空器平台四轴（多轴）飞行器结构最简单的飞行器，操控最简单四旋翼无人机无人机机体功能旋翼航空器平台四轴（多轴）飞行器机身大多数设备的安装位置，多旋翼无人机的主体，也成为机架根据机臂个数分类：三旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼、十六旋翼、十八旋翼、四轴八旋翼等为保证结构强度和重量，一般采用碳纤维材质无人机机体功能旋翼航空器平台四轴（多轴）飞行器起落架多旋翼无人机唯一和地面接触的部位作为整个机身在起飞和降落时候的缓冲，保护机载设备强度高，结构牢固，和机身保持可靠的连接，能承受一定的冲力无人机机体功能旋翼航空器平台四轴（多轴）飞行器云台安装、固定摄像机的支撑设备分类：固定云台、电动云台固定云台：适用于监视范围不大的情况电动云台：适用于对大范围进行扫描监视无人机机体功能旋翼航空器平台自转旋翼（简称旋翼机或自旋翼机）仅依靠前进时的相对气流吹动旋翼自转产生升力优点：结构简单、造价低廉、安全性较好应用：通用航空或运动类飞行自转旋翼机无人机机体功能旋翼航空器平台自转旋翼基本组成：机身，动力系统，旋翼系统，尾翼、起落架机身：为其他部件提供安装结构动力系统：提供旋翼机向前飞行推力，飞行时和旋翼系统独立无关无人机机体功能旋翼航空器平台自转旋翼旋翼系统：为自转旋翼机提供必须的升力和控制能力尾翼：提供稳定性和俯仰、偏航控制起落装置：提供航空器起飞、着陆和地面停放使用，吸收着陆冲击能量，减少冲击载荷，改善滑行性能无人机机体功能旋翼航空器平台自转旋翼起落架两个起落架主要起落架位于重心附近的机身两侧，起主要的支撑作用无人机机体功能旋翼航空器平台自转旋翼起落架一个起落架在机头或机尾：1.若在机尾，则称为后三点式，较适合在粗糙路面上进行2.若在机头，则称为前三点式，为大多数自转旋翼机所采用，前轮可通过方向舵控制偏转，以便地面滑行时灵活转弯无人机机体功能旋翼航空器平台自转旋翼起落架轮式起落架：一般设有减震装置，能吸收大部分着陆能量，可以在硬性路面进行滑行起飞和降落§3无人机机体材料无人机机体材料无人飞行器平台根据使用领域及尺度大小，釆用不同的生产加工工艺与材料碳纤维无人机无人机机体材料塑胶模具注消费类多旋翼尺度较小、需要大批量生产且材料成本也得有效控制，多釆用塑胶模具注塑成型批产开模具前，使用CNC或3D打印方式，制造样机以供测试和调整“精灵”无人机无人机机体材料纤板材CNC切割组装多用于高端大型无人机中碳纤维复合材料具有轻质、髙比强度比模量等特性，将碳纤维增强材料良好的力学性能和树脂基体材料的特性有机的结合在一起无人机机体材料碳纤板材CNC切割组装穿越机：使用碳纤板材、管材经雕刻和切割，再机械组装工作流程：使用2维或3维机械设计软件设计使用CNC铣出机架及云台的板材切割出支臂需要的管材，辅以部分通用的塑胶件用螺栓连接的方式组合在一起无人机机体材料碳纤板材CNC切割组装多用于全重2~25kg之间的多旋翼零件组装方便随时修改设计和局部修复结构碳纤板材无人机框架无人机机体材料复合材料模具基于对气动和空机重量的要求，多用于大尺度的多旋翼飞行平台，例如专用植保机、军用靶标多旋翼等可较方便的加工出具有复杂曲面并且重最