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1、第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛作品说明书 作品名称： LS360侦察机 设 计 者： 陈俊、黄增广、莫周、张林、潘伟帅 指导教师： 耿雪霄 黄旭就 参赛单位： 广西工学院鹿山学院 日 期： 2011年4月25日 目 录1 研制背景及意义32 设计方案53. 工作原理及性能分析64 理论设计计算165. 使用说明 216 创新点及应用227 整体结构图238 产品的成本计算及推广249 结束语2610. 参考文献27摘要：LS360侦察机主要是为了能在一些高楼发生紧急事件和地震、泥石流等灾害而人又无法到达的情况中使用，为救生工作提供很大的帮助。侦察机主要是利用了直升飞机能来去自
2、如的优势再加上了摄像头，利用飞机的巧妙的旋转实现了摄像头的360功能，并通过摄像头的发射器把摄像到的信息很准确的传送到遥控器上的屏幕了解里面的情况而做出救援措施。从遥控屏幕上我们很清晰的看到飞机所能到达的并由摄像头摄取的景象并且能通过对讲功能传输救援信号，所以我们的侦察机很有市场的经济效益，很有推广的潜能。关键词：侦察机 救援措施 对讲功能 经济效益1、研制背景及意义随着国民经济的持续发展，城市规模和功能不断增长，相应的紧急与灾害事件日益增多，所面临的安全警务也日趋繁重，加强现代化警务装备尤其是航空警用装备成为十分迫切需要。随着无人驾驶飞行器技术的发展，许多警务飞行作业任务可以由无人飞行器来完
3、成，由于功能独特、成本较低、使用维护方便等特点，成为警用航空装备的有机组成部分。企业针对日常警务的巡逻、紧急救援、大型活动安保、消防、突发事件处理等任务需求，专门研制推出 “侦查号”产品。近年来中国监控摄像机机行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大的差距。中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生产仍然是“中国制造”普遍的生存模式。很多高端产品表面上市中国生产，其实核心技术都来自国外。为此，“十二五”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，推进产学研结合，让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产业
4、。制造业的升级和转型，对于监控摄像机行业有着深远影响和重大意义。现有市场上的遥控飞机大多数是娱乐为目的，即使有摄像功能，但必须要进行数据内存然后接到计算机才能了解相关的资料。然而LS360侦察机在娱乐设备的基础上，将遥控飞机进行改装，添加一个无线遥控摄像头，更能很好的办到全面了解情况的能力，直接将摄像头所监控的范围以图像的形式输送到屏幕上，这样就可以直接进行高空救援，以及灾情的分析，以便于在最短的时间，以最简单的方式进行救援，从而达到将损失降低到最小。无人勘测型直升机特点是实现无人驾驶、全角度勘测、无线图像传输。该类技术具有很大的实际应用价值。比如当前经常发生的地震、泥石流等灾害，导致了灾区地
5、形复杂和各种不稳定因素，还有发生高楼火灾等，导致无法勘测、无法获得即时的信息，从而导致无法第一时间有效搜救。而我们的作品能有效解决这些问题，进行飞机遥控侦察，救援人员根据视频就可进行有效分析并能及时获得灾情的第一手资料并进行快速救援。LS360侦察机就是很好的应用侦查和勘测这项技术，很好的体现了在监控摄像机上的创新，这作品将在市场中发挥基础性的作用，对侦测行业有着更远大的意义。2、设计方案2.1 涡轮蜗杆控制摄像头的旋转用涡轮蜗杆控制摄像头的旋转比较容易实现，但是因为旋转不够灵敏的原因，飞机不能很顺利的摄取到想要的内容，无法使用涡轮蜗杆来控制，因此不能采用此方案。2.2 用飞机的旋转代替涡轮蜗
6、杆用飞机的自身旋转来代替了涡轮蜗杆的作用也能实现摄像头的360旋转，这样让摄像头跟随飞机旋转更灵敏了，所以我们采取了这个方案。用此方案设计时要考虑主要问题：摄像头安装时飞机的平衡问题、摄像头在飞机旋转过程中摄像的效果、如何在飞机碰撞的情况下很好的保护好摄像头。3、工作原理及性能分析3.1 确定翼型翼型很多，好几千种。但归纳起来，飞机的翼型大致分为三种。一是平凸翼型，这种翼型的特点是升力大，尤其是低速飞行时。不过，阻力中庸，且不太适合倒飞。这种翼型主要应用在练习机和像真机上。二是双凸翼型。其中双凸对称翼型的特点是在有一定迎角下产生升力，零度迎角时不产生升力。飞机在正飞和到飞时的机头俯仰变化不大。
7、这种翼型主要应用在特技机上。三是凹凸翼型。这种翼型升力较大，尤其是在慢速时升力表现较其它翼型优异，但阻力也较大。这种翼型主要应用在滑翔机上和特种飞机上。另外，机翼的厚度也是有讲究的。同一个翼型，厚度大的低速升力大，不过阻力也较大。厚度小的低速升力小，不过阻力也较小。然而根据我们所需飞行高度80米左右，还有飞机飞行的速度不要求太大，所以我们选择了如下图1这种机翼型。图1 机 翼3.2 确定机翼的面积。 模型飞机能不能飞起来，好不好飞，起飞降落速度快不快，翼载荷非常重要。一般讲，滑翔机的翼载荷在35克/平方分米以下，普通固定翼飞机的翼载荷为35-100克/平方分米，像真机的翼载荷在100克/平方分
8、米，甚至更多。我选择60克/平方分米的翼载荷。40级的练习机一般全重为2.5公斤左右。又因为考虑到方便携带和便于制作，翼展定为580毫米。那么，整个机翼的面积应该为405000平方毫米。通过计算，得出弦长为450毫米。还有，普通固定翼飞机的展弦比应在5-6之间。通过验算得知，这个弦长在规定的范围之内。3.3 确定机翼安装角以飞机拉力轴线为基准,机翼的翼弦线与拉力轴线的夹角就是机翼安装角。机翼安装角应在正0-3之间。机翼设计安装角的目的，是为了为使飞机在低速下有较高的升力。设计时要不要安装角，主要看飞机的翼型和翼载荷。有的翼型有安装角才能产生升力，如双凸对称翼。但是，大部分不用安装角就能产生升力
9、。翼载荷较大的飞机，为了保证飞机在起飞着陆和慢速度飞行时有较大的升力，需要设计安装角。任何事物都是一分为二的，设计有安装角的飞机，飞行阻力大，会消耗一部分发动机功率。安装角超过6以上的，更要小心，在慢速爬升和转弯的的情况下，很容易进入失速。像我的这种平凸翼型，可产生较大的升力，翼载荷又小，不用设计安装角，所以安装角为0。如果非要设计安装角的话，会造成飞机起飞后自动爬高。3.4 确定重心位置重心的确定非常重要，重心太靠前，飞机就头沉，起飞降落抬头困难。同时，飞行中因需大量的升降舵来配平，也消耗了大量动力。重心太靠后的话，俯仰太灵敏，不易操作，甚至造成俯仰过度。一般飞机的重心在机翼前缘后的2530
10、%平均气动弦长处。特技机2740%。在允许范围内，重心适当靠前，飞机比较稳定。3.5 确定机身长度翼展和机身的比例一般是70-80%。我选80%。那么机身的长度就确定为710毫米。3.6确定机头的长度机头的长度(指机翼前缘到螺旋浆后平面的之间的距离),等于或小于翼展的15%。我选定15%，即为87毫米。如图2。图2 机 头3.7 确定起落架一般飞机的起落架分前三点和后三点两种。前三点起落架，起飞降落时方向容易控制。但着陆粗暴时很容易损坏起落架，转弯速度较快时容易向一边侧翻，导致机翼和螺旋桨受损。后三点虽然在起飞降落时的方向控不如前三点好。但是其它方面较前三点都好。尤其是它能承受粗暴着陆，大大增
11、加了初学者的信心。所以，我选用后三点。前起落架的安装位置一定要在飞机的重心前8公分左右，以免滑跑时折跟头。3.8 确定发动机一般讲，滑翔机的功重比为0.5左右。普通飞机的功重比为0.81左右。特技机功重比大于1以上。就功重比而言，我们的侦察机机与真飞机有着很大的不同。一般航模的功重比都能轻松的达到1，而真飞机的功重比大都在0.30.6之间，唯有我们这种侦察机才能超过1。这也就是说，我们很多飞行都是在临界失速和不严重的失速的情况下飞行的，如低速度下的急转弯、急上升、吊机等。所以发动机的功率要大些取370w。3.9 摄像头的安装由于摄像头是在飞机的基础上加上去的，必须要在安装电路板和摄像头以及电池
12、的同时让整体的重心保持跟之前飞机的重心一致，还要保证飞机的功重比不至于太小。为了考虑到飞机旋转过程中很好的达到摄像的效果而且能很好的把信息传输到带屏的遥控器上。如下图图三（摄像头）3.10 遥控器的设计遥控器一般都要达到遥控飞机的效果但是还要考虑到能接受到摄像头传回来的信息，而且能一变操作一边看到视频，所以必须把飞机的遥控器跟摄像头的接收器安装在一起，但是为了不让两者的信号受干扰而不把电路板一体化.图四（遥控器上的显示屏）无线电遥控模型的设备一般都包括以下几个部分遥控发射机、遥控接收机、执行舵机、电子调速器组成。3.10.1遥控发射机 遥控器来操控飞机航模的，外部有一个长长的天线，遥控指令都是
13、通过机壳外部的控制开关和按钮，经过内部电路的调制、编码，再通过高频信号放大电路由天线将电磁波发射出去。目前模型常用的遥控发射机有三种类型：一种是盒式按键手持用的小型遥控发射机；一种是便携杆式遥控发射机；另一种是手持枪式遥控发射机。前一种多为开关式模拟电路的遥控系统，为一般普通的玩具遥控车模、航模使用，电路的设计和制作比较简单，动作的指令都为“开”和“关”两种，虽然通道的数量可以很多，遥控的性能和距离较低。而发射机为杆式和枪式两种通常为比例式的无线电遥控器，在动态仿真模型中是当今最为流行的遥控操作系统，由于这两种在调制、编码和电路的组成等方式的不同，其性价比有很大的差异，所以在价格上也不同。 比
14、例遥控杆式发射机有两个操纵杆，左边的杆用来控制模型车的速度及刹车（前进或后退），右边的杆控制模型车的方向。枪式发射机用一个转轮（方向盘）和一个类似手枪扳机的操纵杆来分别控制方向和速度。除了这些基本功能之外，一些较高级发射机还运用了先进的电脑技术，增加了许多附加的功能，如储存多种飞机模型、船的调整数据，一机多用；有计时、计圈功能，方便练习和比赛；有大型液晶显示屏幕，可显示工作状态和各种功能。3.10.2遥控接收机 遥控接收机是安装在飞机航模用来接收无线电信号的。它会处理来自遥控发射机的无线电信号，将所接收的信号进行放大、整形、解码，并把接收来的控制信号转换成执行电路可以识别的音频信号或是数字脉冲信号，传输给飞机模型上或车模上的其他电子部件，如：舵机电路、电子调速器电路等执行机构，这样一来我们的航模或车模，就会通过这些执行机构来完成我们所发出的动作指令。由于接收机是装在模型飞机上、车上或船上的，一般都尽量做得很小巧，有两个火柴合大小，重量仅几十克，但大都为具有很高的灵敏度，性能低一些的接收距离也有几百米，而好的却能接收千米外发射来的无线电信号。接收机一般都要与发射机配套使用，通常使用专用的电池组或使用六伏直
