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1、1第2章 无人机系统组成固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构一、组成与功用1.机翼机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操作作用。2.机身机身的主要功用是装载乘员、旅客、武器、货物和各种设备，将飞机的其他部件连接成一个整体。3.尾翼尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可动的升降舵组成。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可动的方向舵。尾翼的作用是操纵飞机俯仰和偏转，保证飞机能平稳飞行。2第2章 无人机系统组成固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构3第2章 无人机系统组成4.起落装置飞机的起落架大都由减震支柱和机轮组成，作用是起飞、着陆滑跑，地
2、面滑行和停放时支撑飞机。5.动力装置动力装置主要用来产生拉力和推力，使飞机前进。固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构4第2章 无人机系统组成二、机翼构造机翼结构是由翼梁、纵墙、析条、翼肋和蒙皮等典型构件组成的。1.翼梁翼梁是机翼的主要构件，翼梁的主要功用都是承受机翼的弯矩和剪力。2.纵墙纵墙也是机翼的主要纵向受力构件。3.桁条桁条为长条形薄壁构件，桁条与蒙皮和翼肋相连。其主要功用是:支持蒙皮，防止它在承受局部空气动力时产生过大的局部变形，并与蒙皮一起把空气动力传给翼肋。固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构5第2章 无人机系统组成二、机翼构造4.翼肋翼肋是组成机翼骨架的横向构件，沿弦向布
3、置。翼肋按其构造型式可分为腹板式和构架式两种。按其功能分为普通翼肋和加强翼肋。固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构6第2章 无人机系统组成二、机翼构造4.翼肋a）腹板式普通翼肋；b)腹板式加强翼肋；c)桁架式加强翼肋固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构7第2章 无人机系统组成二、机翼构造5.蒙皮机翼蒙皮的材料分为布质蒙皮和金属蒙皮。布质蒙皮机翼仅在老式飞机和小型飞机上采用。金属蒙皮广泛用于现代民航飞机的机翼上。按金属蒙皮的构造，蒙皮可分为单层蒙皮和夹层蒙皮。单层蒙皮一般都由包铝板制成，夹层蒙皮通常由铝合金面板与铝蜂窝芯板胶接而成。另外，蒙皮和桁条组合构成机翼壁板。机翼壁板分组合式和整体
4、式壁板两种。固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构8第2章 无人机系统组成二、机翼构造5.蒙皮整体壁板蒙皮固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构9第2章 无人机系统组成三、机身构造机身的受力构件也包括内部的骨架、外部的蒙皮，以及连接接头。1.桁条与桁梁桁条的形状、作用与机翼的桁条相似。桁梁的形状与桁条相似，但剖面尺寸要大些，其作用与翼梁相似。2.隔框主要作用是形成并保持机身的横剖面形状，同时它与桁条、桁梁、蒙皮等连接在一起参加整体受力。3.蒙皮机身蒙皮与机翼蒙皮的作用和构造相同。固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构10第2章 无人机系统组成四、起落架1.组成陆上飞机的起落架一般由受力支
5、柱、减震器、机轮(含刹车装置)几部分组成。受力支柱、减震器、机轮等部件按不同的组合方式，可以构成不同的起落架形式。2.分类飞机起落架的结构型式，可分为构架式、支柱套筒式和摇臂式三类。构架式起落架这种起落架的受力支柱与减震器合为一体。支柱式起落架这种起落架与构架式起落架的组成相似，但有收放系统。摇臂式起落架这种起落架的减震器与受力支柱分开，机轮则通过摇臂与受力支柱和减震器相连。固定翼无人机机体结构固定翼无人机机体结构11第2章 无人机系统组成1.主要布局类型按机翼和机身连接的上下位置来分,可分为上单翼、中单翼和下单翼。固定翼无人机固定翼无人机布局布局12第2章 无人机系统组成如果按机翼弦平面有无
6、上反角来分,可分为上反翼、无上反翼与下反翼三种类型。如果按立尾的数量来分,可分为单立尾、双立尾和无立尾。固定翼无人机固定翼无人机布局布局13第2章 无人机系统组成2.尾翼的布局(1)单立尾布局这种布局具有使平尾避开机翼尾流的影响、操纵效率高的优点。(2)双立尾布局常规双立尾布局是指在机身上装有两个立尾的布局形式，以增加航向安定性。(3)V型尾翼布局V型尾翼具有较好的隐身性能和较小的干扰阻力，在隐身飞机和无人机中广泛采用。固定翼无人机固定翼无人机布局布局14第2章 无人机系统组成2.如果按机翼弦平面有无上反角来分,可分为上反翼、无上反翼与下反翼三种类型。固定翼无人机固定翼无人机布局布局15第2章
7、 无人机系统组成1.组成多旋翼无人机组成一般包括机架起落架、电机和电调、电池、螺旋桨、飞控系统、遥控装置、GPS模块、任务设备和数据链路。2.机架机架按材质一般可以分为以下几种类型：(1)塑胶机架主要特点是具有一定的刚度、强度和可弯曲度。(2)玻璃纤维机架主要特点是强度比较高，重量轻。(3)碳纤维机架其特点是价格要贵一些，但重量要轻一些。多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构16第2章 无人机系统组成2.机架(3)碳纤维机架多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构17第2章 无人机系统组成2.机架(3)碳纤维机架多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构18第2章 无人机系统组成2.机架机架的
8、主要作用（1）提供安装接口。（2）提供整体的稳定和坚固的平台。（3）起落架等缓冲设备。（4）保证足够低的重量。（5）提供相应的保护装置。多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构19第2章 无人机系统组成3.起落架作为整个机身在起飞和降落时候的缓冲，也是为了保护机载设备。4.电机电机是多旋翼无人机的动力机构，提供升力，推力等。多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构20第2章 无人机系统组成5.电调电子调速器，将飞控的控制信号，转变为电流信号，用于控制电机转速。多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构21第2章 无人机系统组成6.电池电池是电动多旋翼无人机的供电装置，给电机和机载电子设备供电。7
9、.螺旋桨螺旋桨安装在电机上，多旋翼无人机安装的都是不可变总距的螺旋桨，主要指标有螺距和尺寸。8.飞控系统飞控系统是多旋翼无人机的核心设备，它包括陀螺仪、加速度计、电路控制板、各外设接口。飞控的主要功能有：（1）处理来自遥控器或自动控制的信号。（2）控制电调。（3）通过控制电调的输出信号保持多旋翼无人机的稳定。多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构22第2章 无人机系统组成9.遥控装置包括遥控器和接收机，接收机装在机上。10.GPS模块测量多旋翼无人机当前的经纬度、高度、航迹方向、地速等信息。11.任务设备目前最多的就是云台，云台作为相机或摄像机的增稳设备。12.数据链路数据链路包括数传和图传
10、。数传就是数字传输，图传就是图像传输。多旋翼无人机机体结构多旋翼无人机机体结构23第2章 无人机系统组成多旋翼按形状分为：十型，X型，H型，Y型，上下布局等等。1.十字型布局特点：十型多旋翼是最早出现的一种气动布局，只需改变少量电机转速就可实现。2.X型布局特点：X型多旋翼是目前最常见的，相比于十型多旋翼，前后左右动作时加减速的电机较多，控制比较迅速和有力。3.H型布局特点：其特点在于比较易于设计成水平折叠结构，看起来比X型厚重，又拥有与X型相当的特点，结构简单，方便控制。多旋翼无人机布局多旋翼无人机布局24第2章 无人机系统组成4.上下布局特点：上下分布多用于体积受到限制，但是对载重量又有较
11、大需求的场合。5.其它布局如8轴16旋翼，6轴18旋翼，4轴16旋翼等等。多旋翼无人机布局多旋翼无人机布局25第2章 无人机系统组成无人直升机是具有一幅或两副主旋翼，通过旋翼的倾斜、转速的调整来产生各个运动方向的力的无人驾驶航空器。无人直升机的主要结构有：机身、动力系统、传动系统、旋翼系统、航电系统、尾翼，起落架等。无人直升机结构无人直升机结构26第2章 无人机系统组成直升机的布局形式按旋翼数量和布局方式的不同可分为单旋翼直升机、共轴式双旋翼直升机、纵列式双旋翼直升机、横列式双旋翼直升机和带翼式直升机等几种类型。（a）单旋翼直升机；（b）共轴式双旋翼直升机；（c）纵列式双旋翼直升机；（d）横列
12、式双旋翼直升机；（d）带翼式直升机无人直升机布局无人直升机布局27第2章 无人机系统组成1.机身无人直升机机身结构有桁架式结构、薄壁式结构和复合材料夹层结构。2.旋翼旋翼结构有全铰接式、跷跷板式、柔性铰式和无轴承式四种结构。3.尾翼结构直升机尾翼包括垂直安定面和水平安定面。无人直升机结构无人直升机结构28第2章 无人机系统组成1.活塞式发动机的构造和原理活塞式发动机是把燃料在发动机气缸内部进行燃烧，将燃料的化学能转变成热能，然后又将热能推动汽缸内的活塞做功，转变成机械能的机器。常见的活塞式发动机根据燃料的点火方式可以分为：点燃式发动机和压燃式发动机两种。大部分的汽油发动机都是点燃式发动机，而大
13、部分的柴油发动机都是压燃式发动机。用电火花点燃油料进行燃烧的发动机称为点燃式发动机；利用压缩空气产生的高温点燃油料进行燃烧的发动机称为压燃式发动机。常见的压燃式发动机还包括二冲程的甲醇发动机。燃油发动机燃油发动机29第2章 无人机系统组成2.二冲程发动机的构造和工作原理（1）压缩、进气活塞由下止点向上止点移动，关闭扫气口和排气口，压缩已经进入气缸的混合气。由于活塞上移，使活塞下部密闭的曲轴箱内容积不断加大，压力降低，形成真空度，当活塞下边缘将进气口打开时，在大气压力的作用下，可燃混合气被吸入曲轴箱内。（2）燃烧当上一行程活塞接近上止点时，火花塞点火，点燃以压缩的混合气体。由于混合气体燃烧并急剧
14、膨胀，推动活塞向下移动作功，同时压缩了曲轴箱内的可燃气体。活塞向下移动将排气口打开，具有一定压力的废气很快经排气口冲出体外。活塞继续向下移动，随即扫气口也被打开，曲轴箱你被压缩的可燃混合气体经扫气口进入气缸体内，同时驱逐气缸内的废气继续排出。燃油发动机燃油发动机30第2章 无人机系统组成1.组成涡轮航空发动机一般由进气道、压气机、燃烧室、燃气涡轮、尾喷管五部分组成。燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机31第2章 无人机系统组成1.组成(1)进气道进气道是发动机的进气通道，其功用是整理进人发动机的气流，消除旋涡，并利用飞行时冲入的气流提高压力。(2)压气机压气机是利用高速旋转的叶片对空气作功，以提高空气
15、压力的部件。压气机有离心式和轴流式两种形式。(3)燃烧室燃烧室是将压气机流出来的高压空气与燃料混合，并进行燃烧的装置。在燃烧室里，燃料中的化学能经过燃烧转变为热能，使气体温度大大提高。由燃烧室的高温、高压燃气，具有很高的能量，用于在燃烧室后的涡轮和为尾喷管中膨胀做功。燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机32第2章 无人机系统组成1.组成(4)涡轮涡轮的主要作用是将燃烧室流出的高温、高压燃气的大部分能量转化为机械能，使涡轮功率，由涡轮轴输出。(5)尾喷管尾喷管是发动机的排气系统，它一般由中介管和喷口组成。如果发动机装在飞机中部或较长的发动机短舱内，为了将燃气引出机外，在中介管和喷口之间，需要有一个延伸管
16、，其主要作用是将由涡轮流出的、仍有一定能量的燃气膨胀加速，以较大的速度排出发动机，用以产生推力。燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机33第2章 无人机系统组成2.涡轮喷气发动机“涡喷”发动机是利用核心机出口燃气的可用能量，在发动机尾喷管中转变成燃气的动能，以很高速度从喷口排出而产生推动力的一种涡轮发动机。涡喷发动机转速高、推力大、直径小，主要适用于超音速飞行，缺点是耗油率大，特别是低转速时更大，故经济性差。此外，由于排气速度大，噪声也大。燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机34第2章 无人机系统组成3.涡轮风扇发动机涡扇发动机是推进喷管排出燃气和风扇加速空气共同产生推力的涡轮发动机，这种发动机在涡喷发动机组成部分的基础上，增加了风扇和驱动风扇的动力(自由)涡轮(也叫低压涡轮)。带动压气机的涡轮，即核心机的涡轮在此称为高压涡轮。涡扇发动机具有推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低等优点。涡扇发动机的缺点是风扇直径大，迎风面积大，因而阻力大，发动机结构复杂，其速度特性不如涡喷发动机。燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机35第2章 无人机系统组成4.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机是一种主要由螺旋桨提供拉力和燃气
