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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目无人机动力装置所属系部：航空维修工程学院指导老师：石日昕职称:高级工程师学生姓名：姜磊班级、学号：125071-33专业：无人机应用技术西安航空职业技术学院制2014 年 12 月 7 日/西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目：无人机动力装置任务与要求：论述无人机动力装置的现状及发展；重点分析无人机动力装置的涵道风扇时间：2014年10月 13日至 2014 年 12月08日共8周所属系部： 航空维修工程学院学生姓名： 姜 磊 学 号： 125071-33专业：无人机应用技术指导单位或教研室：航电及无人机教研室指导教师： 石日昕职
2、 称：高级工程师西安航空职业技术学院制2014 年 10 月 25 日毕业设计（论文）进度计划表日期工作内容执行情况指导教师 签 字2014年10月13日 10月15日（准备阶段）1.学生和指导教师联系，明确毕业设 计要求。2014年10月16日 10月26日（开题阶段）1学生阅读文献，收集资料，完成文 献综述2老师指导学生写毕业设计开题报告3指导老师完成毕业设计开题报告审 核，评分2014年10月27日 11月09日（阅读文献，资料收 集阶段）1学生继续阅读文献，收集毕业论文 资料并把收集到的有用资料电子化2老师解答学生在资料收集中的问题 3指导老师完成毕业设计第一次检查 并评分2014年1
3、1月10日 11月23日（论文初稿阶段）1完成毕业论文初稿2指导教师完成毕业论文初稿检查并 评分2014年11月24日2014 年 12 月 08 日（论文正式稿阶段）1学生完成毕业论文正式稿2指导老师督促学生提交毕业设计论 文3指导教师完成毕业设计的审定4确定毕业设计的第三次检查评分5提交装订好的毕业设计论文打印稿 并装订2014年12月9日（论文审阅，答辩准 备阶段）1. 指导老师给毕业设计评语及总评成 绩，交答辩小组。2. 准备毕业答辩教师对进度计划实 施情况总评签名年 月 日本表作评定学生平时成绩的依据之无人机动力装置【摘要】本课题研究的对象是无人机系统中的动力装置和涵道风扇。动力装置
4、是无人 机的主要关键技术之一，它直接影响到无人机的性能、成本和可靠性。同时简述 了无人机动力装置的种类、应用范围及发展趋势，目前，无人机主要有螺旋桨、 涵道风扇、涡轮发动机等 3 种不同的动力设备，涵道风扇由于其耗油量低，推 力大等优点越来越被重视，是本文的主要研究对象。涵道风扇的发展起步较晚， 技术难度大，本文在研究的是一般航空叶片机。涵道风扇式微型飞行器能够垂直 起降和悬停，能够适应复杂的城市和山区环境，不仅具有“悬停并凝视”目标的 能力，而且还可以抵近目标飞行，对目标提供精确定位。其结构、机动性能良好， 具有较强的适应能力，应用范围广阔。关键词：无人机 动力装置 涵道风扇Abstract
5、: The object of this research is no power device and ducted fan in man machine system. The power device is one of the key technologies of UAV, it directly affects the UAV performance, cost and reliability. At the same time, the UAV power device types, scope of application and development trend, at p
6、resent, the UAV main propeller, ducted fan, turbine engine and other 3 kinds of power equipment of different, ducted fan because of its adva nt ages of low fuel consump tion, more and more attention by large thrust and so on, is the main research object of this paper. Ducted fan development started
7、late, great technical difficulty, in this study is the general aviation turbine blade. The ducted fan MAV can VTOL and hover, able to adapt to the complicated city and mountain environment, not only has the abi lity to hover and st are t arge t, but also can approach the target flight, provide the p
8、recise location of targets. The structure, good mobility, strong adaptability, wide application range.Key words: unmanned aerial vehicle（UAV） Powerplant Ducted fan目录1.引论 - 3 -2.应用现状 - 4 -2.1 无人机动力装置种类 - 4 -2.2 无人机动力装置应用范围 - 4 -3. 无人机动力装置发展途径及趋势 - 5 -3.1 技术要求 - 5 -3.2 发展途径 - 6 -3.3发展趋势-6 -4. 涵道风扇 6-4
9、.1涵道风扇的结构特点-6 -4.2涵道风扇中气体流动的性质 - 7 -4. 3涵道风扇基元级 - 8 -5. 无人机整体布局 9-5.1 涵道风扇整体布局-9 -5.2涵道风扇各部分的结构-9 -6. 涵道风扇发动机油门控制设计10 -6.1无人机控制系统及无人机发展趋势-10 -6.2涵道风扇发动机的油门控制-11 -6.3舵机控制原理-12 -6.4涵道风扇控制原理-12 -6.5涵道风扇油门控制设计-13 -结束语 14-谢 辞 - 15 -文 献 - 16 -1.引论无人机（Unmanned Aerial Vehicle,缩写为UAV）又称“空中机器人，是一 种由动力驱动、机上无人驾
10、驶、可重复使用的航空器的简称。它大体上是由无人 机载体、地面站设备（无线电控制、任务控制、发射回收等起降装置）以及有效载 荷三部分组成的。根据无人机的结构、飞行时间、飞行距离或执行任务的性质等 特点我们可以把它划分成不同种类。从总体结构来看，无人机有固定翼、垂直旋 翼、倾斜旋翼、旋翼/固定翼之分；根据活动半径和续航时间，无人机可大体分 为近程、短程、中程和远程四类；根据用途，我们又可以把无人机分为军用和民 用两大类。无人机是 1917 年由英国首先研制成功的。虽然它问世己久，但直到 20 世纪 50 年代才得到了真正的发展。当时世界各国空军开始大量装备无人机， 将其作为空靶使用。此后，美国率先
11、研制成功无人驾驶侦察机，并开始用于越战。 到了 80 年代，无人机得到了更为广泛的应用。 1982 年的中东战争，在以色列 在贝卡谷地交战中，用“侦察兵”和“猛犬”无人机诱骗叙军的地空导弹制导雷 达开机，侦查获取了雷达的工作参数并测定了其所在位置。无人机的飞速发展是 在海湾战争后，以美国为首的多国部队的无人机在海湾战争中成功地完成了战场 侦察、火炮校射、通信中继和电子对抗等任务。在科索沃战争中，美国及北约盟 国总共使用了近 300 多架无人机当开路先锋，用于中低空侦察和长时间战场监 视、电子对抗、战况评估、目标定位、收集气象资料、营救飞行员和散发传单等 任务。在美国对阿富汗的反恐战争中，无人机
12、更是大显身手，成了追捕拉登及其 基地成员的有效兵器，尤其是对基地组织成员发动的空袭，开创了无人机运用的 先河。新世纪之初，无人机的发展进入了一个崭新的时代，各种性能各异、技术 先进、用途广泛的新型机种，如长航时无人机、战斗无人机和微型无人机等不断 涌现。2001 年，美国的“全球鹰”长航时无人机完成了越洋飞行，创造了航程 和飞行时间的世界记录。“捕食者”长航时无人机在美对阿富汗的空袭中，首次 挂载了导弹对阿富汗的地面目标进行了实弹攻击，从而开创了无人机执行对地攻 击任务的先例。近年来，无人机的使用范围已拓展至军事、民用和科研三大领域:在军事上， 可用于侦察监视、通信中继、电子对抗、火力制导、战
13、果评估、骚扰诱惑、对地 （ 海 ） 攻击、目标模拟和早期预警等；在民用上，可用于大地测量、城市环境检侧、 地球资源勘测和森林防火、农业勘测、交通、民用导航、环境保护、边境巡逻与 控制、自然灾害的监视与救援等；在科研上，可用于大气研究、气象观测、对核 生化污染区的采样与监控、新技术新设备和新飞行器的试验验证等。无人机广泛 的应用价值，尤其是在军事上的重要性己得到了世界各国的高度重视，目前，研 制和使用无人机的国家包括美国、以色列、俄罗斯、中国、日本、南非等30 多 个。与有人机相比，无人机具备如下优点:第一，成本低，效费比好，一般成本 仅为有人机的几十分之一甚至几百分之一，而且其使用维护费用低；
14、第二，无人 员伤亡和被俘的风险。可深入敌军纵深军事要地上空实施侦察和作战；第三，生 存力强，有较强的突防能力；第四，机动性好。小型无人机体积小，重量轻，不 要求有专门设备和机场起降，从而便于跟随野战部队行动作战。无人机这些独特 的优越性使其应用领域得以迅速扩大，世界各国开始竞相发展各种功能和用途的 无人驾驶飞行器，全球范围内开始掀起了无人机研制的热潮。现代战争是“海、陆、空、天、电”五维一体的战争。制空权是现代战争取 胜的关键。在2003 年对伊拉克的战争，美英两国使用了“全球鹰”、“捕食者”、 “猎人”、“先锋”、“影子”200、“不死鸟”、“指针”、“火蜂”等十多种无人机。 执行空中侦察、
15、情报监视、远距攻击、电子对抗、充当诱饵及战场损伤评估。取 得了良好的战果。引起了世界各国的重视。目前，全球正在使用的各种无人机约 有 4.8 万架。无人机在现代战争中显示出越来越重要的作用。而动力装置是无人 机的主要关键技术之一，它直接影响到无人机的性能、成本和可靠性。2. 应用现状2.1 无人机动力装置种类无人机技术得到了越来越多因家的重视，日前无人机广泛采用的动力装置包 括往活塞发动机和旋转活塞式发动机以及涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡 轮螺桨发动机和涡轮轴发动机在内的然气涡轮发动机，但在微型无人机中普遍使 用的电池驱动的电动机等。这些无人机动力装置可以分别应用于高空高速无人 机、低空低速无人机、反辐射无人机、侦察监视无人机垂直起降无人机、长航时 无人机、攻击无人机、无人战斗机等无人飞行器。为了满足不同需求，无人机助 力装置功率，推力变化范围很大.但基本属于中小型发动机范畴.2.2 无人机动力装置应用范无人机发动机类型的选择不但与无人机要求的性能有关，而且与当时的发动 机技术水平、研制进度要求及用户的经济承受力等有关。从无人机动力装置的情 况来看，活塞式发动机适用于低速、中低
