无人机组成系统基本要点
飞行器是由人类制造、能飞离地面、在大气层内或大气层外空间飞行的机械飞行器。在大气层内飞行的称为航空器,在太空飞行的称为航天器。那么,下面是我为大家整理的无人机组成系统基本要点,欢迎大家阅读浏览。
一、飞行器
飞行器是由人类制造、能飞离地面、在大气层内或大气层外空间飞行的机械飞行器。在大气层内飞行的称为航空器,在太空飞行的称为航天器。
无人机系统飞行器平台“简单”的五个方面:
(1)无需生命支撑系统,平台规模尺度小,更加简化。
(2)无需考虑过载、耐久等人为因素,平台更加专用化。
(3)为降低采购价格,相对于有人挤在一定程度上放宽了可靠性指标。
(4)对场地、地面保障等依赖减小。
(5)训练可大量依赖于模拟器,节省飞行器实际使用寿命。
二、航空器平台
1.固定翼
固定翼航空器平台即日常生活中提到的“飞机”,是指由动力装置产生前进的推理或拉力,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。
无人机固定翼平台
固定翼结构包含机身、机翼、尾翼、起落架和发动机等。
机身:机身的主要功用是装在设备、燃料和武器等,同事它是其他结构部件的安装基础,用以将尾翼、机翼、起落架等连接成一个整体。
固定翼飞行器机身结构
机翼:机翼是固定翼飞行器产生升力的部件,机翼后缘有可操作地点活动面,一半靠外侧的叫作副翼,用于控制飞机的滚转运动,靠内侧的则是襟翼,用于增加起飞着陆阶段的升力。
固定翼飞行器机翼结构
尾翼:尾翼是用来配平、稳定和操纵固定翼飞行器飞行的部件,通常包括垂直尾翼(垂尾)和水平尾翼(平尾)两部分。垂直尾翼由固定的垂直安定面和安装在其后部的方向舵组成水平尾翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升降舵组成,一些型号的飞机升降舵由全动式水平尾翼代替。方向舵用于控制飞机的横向运动,升降舵用于控制飞机的纵向运动。
起落架:起落架是用来支撑飞行器停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件,一般由支柱、缓冲器、刹车装置、机轮和收放机构组成。陆上飞机的起落装置一般有减震支柱和机轮组成,此外还有专供水上飞机起降的带有浮筒装置的起落架和学第七讲用的滑撬式起落架。
2.旋翼平台
旋翼平台即旋翼航空器平台,旋翼航空器是一种重于空气的航空器,其在空中飞行的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、旋翼机和变模态旋翼机三种类型。
旋翼航空器因为其名称与旋翼机混淆,实际上旋翼机的全称为自传旋翼机,是旋翼航空器的一种。
2.直升机
直升机是一种由一个或多个水平旋转的旋翼提供升力和推进力而进行飞行的航空器。直升机具有大多数固定翼航空器所不具备的垂直升降、悬停、小速度向前或向后飞行的特点。弱点在于速度低、耗油量较高、航程较短。
直升机的升力产生原理与机翼相似。旋翼不像固定翼航空器那样依靠整个机体向前飞行来使机翼与空气产生相对运动,而是依靠自身的旋转产生与空气的相对运动。但是,在旋翼提供升力的同时,直升机身也会因反扭矩(与驱动旋翼旋转等量但方向相反的扭矩,即反作用扭矩)的作用而具有向反方向旋转的趋势。为了克服“旋翼”旋转产生的反作用扭矩,常见的做法是用另一个小型旋翼,即尾桨,在机身尾部产生抵消反向运动的力矩。
3.多轴飞行器
多轴飞行器是一种具有三个及以上旋翼轴的.特殊的直升机。其通过每个轴上的电动机转动,带动旋翼,从而产生升推力。旋翼的总距固定,而不像一般直升机那样可变。通过改变不同悬疑之间的相对转速,可以改变单轴推进力的大笑,从而控制飞行器的运行轨迹。
3.旋翼机
自传旋翼机简称旋翼机或自旋翼机,是旋翼航空器的一种。它的旋翼没有动力装置驱动,仅依靠前进时的相对气流吹动悬疑自转以产生升力。旋翼机大多有独立的推进或拉进螺旋桨提供前飞动力,用尾翼控制方向。旋翼机必须像固定翼航空器那样滑跑加速才能起飞,少数安装有跳飞装置的旋翼机能够原地跳跃起飞,但旋翼机不能像直升机那样进行稳定的垂直起降和悬停。
自转旋翼机无人机平台
一架具备基本功能的自转旋翼机通常包括机身、动力系统、旋翼系统、尾翼和起落架五个部分。
机身:提供其他部件的安装结构。
动力系统:提供旋翼机向前飞行的推力,在飞行时和旋翼系统无关。
旋翼系统:提供旋翼机飞行所必须的升力的控制能力。常见的是带桨榖倾斜控制的蹊跷板式旋翼,也可以采用全铰式旋翼。
尾翼:提供稳定性和俯仰、偏航控制,和固定翼飞机的尾翼功能类似。
起落架:提供在地面上的移动能力,类似于固定翼飞机的起落架。最常见的为前三点式起落架。
4.其他平台
除了上诉几种主流航空器类型外,扑翼机和变模态旋翼机也是现代航空器的重点研究方向。
扑翼机是通过像鸟类和昆虫那样上下扑动自身翅膀而升空飞行的航空器,又称振翼机。作为一种仿生学的机械,扑翼机与它模仿的对象一样,以机翼同时产生升力和推进力。但也由于升力和推进力由同一部件产生,设计的工程力学和空气动力学问题非常复杂,其规律尚未被人类完全掌握。
倾转旋翼机是一种典型的变模态旋翼机平台,也叫可倾斜旋翼机,是一种同时具有旋翼和固定翼功能,并在机翼两侧各安装有一套可在水平和垂直位置之间转动的可倾转旋翼系统的航空器。优势在于兼具直升机和固定翼飞机飞机的优点,应用前景十分看好。
无人机动力系统
航空器的发动机以及保证发动机正常工作所必需的系统和附件的总称
无人机使用的动力装置主要有活塞发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动机、火箭发动机。电动机等。目前主流的民用无人机采用的动力系统通常为活塞式发动机和电动机两种。
活塞式
活塞式发动机也叫复式发动机,由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞式发动机属于内燃机,它通过燃料在气缸内的燃烧,讲热能转变为机械能。活塞式发动机系统一般由发动机本体、进气系统、增压器、点火系统、燃油系统、启动系统、润滑系统以及排气系统构成。
1.进气系统
进气系统是活塞式发动机的动脉,为发动机提供燃烧做功所需的清洁空气和燃料,并且油气的混合也是在这里完成。活塞式发动机进气系统的作用是:将外部空气和燃油混合,然后把油气混合物送到发生然手的`气缸。外部空气从发动机罩前部的进气口进入进气系统。这个进气口通常会包含一个阻止灰尘和其他外部物体进入的空气过滤器。
小型活塞式发动机通常使用两种类型的进气系统:
(1)汽化器系统
汽化器本质上是一根管子。管子中有一个可调节板,称作节流板,它控制着通过管子的气流量。管子中有一点较窄,称作文丘里管,在此窄道中气体流速变快,压力变小。该摘到中有一个小孔,称作喷嘴,汽化器通过它在低压时吸入燃料。
(2)燃油喷射系统
燃油喷射系统即电子燃油喷射控制系统,以一个电子控制装置为控制中心,利用安装在发动机不同部位上的各种传感器,测得发动机的各种工作参数,按照在电脑中设定的控制程序,通过控制喷油器,精准地控制喷油量,使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。
2.增压器
增压器是一种用于活塞式发动机的辅助装置。发动机产生动力的条件是空气中氧与燃料的燃烧,由于在一定大气压力下单位空气的含氧量是固定的,同时一般的自然进气发动机是依靠活塞运动产生的压力差将空气或空气与燃油的混合气吸进气缸,压力差有其上限,使得自然进气发动机的动力被大气压力局限,所以有了增压器的使用。装设增压器能提高发动机进气的压力,以增加其中氧气的含量,通常可以使同排气量的发动机增加20%~50%甚至更高的输出马力最新的增压器技术,能大幅降低油耗。
3.点火系统
点火系统是用于点燃燃料-空气混合的系统。点火系统应产生足够能量的高压电流,准时和可靠地在火花塞两电极间击穿,使火花点燃发动机气缸内的混合气,并嗯呢该自动调整提前点火角,以适应发动机不同工况的需求。
点火系统的种类繁多。早期的航空活塞发动机采用由飞轮磁电机、点火线圈、白金触电断电器和火花塞组成的点火系统。随着电子技术的发展,当前的无人机活塞发动机多采用可控硅无触点电容放电式点火系统。电容放电式点火系统由霍尔效应传感器、点火控制盒、点火线圈和火花塞组成。
4.燃油系统
活塞式发动机燃油系统由邮箱、油泵、燃油过滤器、汽化器或燃油喷射系统组成。燃油系统是设计用来提供持续的从油箱到发动机的洁净燃油流量。燃油在所有发动机功率、高度、姿态和所有核准的飞行机动条件下必须能够供给发动机。无人机系统一般使用两种常规类别的燃油系统:重力馈送系统和燃油泵系统。重力馈送系统使用重力来把燃油从油箱输送到发动机。如果飞机的设计不能用重力输送燃油,就要安装燃油泵。
5.启动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞做往复运动,气缸内的可燃混合气体燃烧膨胀做功,推动活塞向下运动使曲轴旋转,发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动运转的全过程,称为发动机的启动。完成启动过程所需的装置,称为发动机的启动系统。
不同型号发动机启动系统的结构形式存在区别,但基本原理都是类似的。大型活塞发动机启动系统的部件均安装在发动机上或其附近,与发动机有关部件连接传动。气缸总容积小于500ml的活塞发动机多采用独立式启动系统。
1、无人飞行器分系统:机体、动力装置、飞行控制与管理设备等;
2、任务设备分系统:战场侦察校射设备、电子对抗设备、通信中继设备、攻击任务设备、电子技术侦察设备、核生化探测设备、战场测量设备、靶标设备等;
3、测控与信息传输分系统:无线电遥控/遥测设备、信息传输设备、中继转发设备等;
4、指挥控制分系统:飞行操纵与管理设备、综合显示设备、地图与飞行航迹显示设备、任务规划设备、记录与回放设备、情报处理与通信设备、其他情报和通信信息接口等;
5、发射与回收分系统:与发射(起飞)和回收(着陆)有关的设备或装置,如发射车、发射箱、助推器、起落架、回收伞、拦阻网等;
6、保障与维修分系统:基层级保障维修设备,基地级保障维修设备等。
扩展资料
研制背景
20世纪40年代,二战中无人靶机用于训练防空炮手。
1945年,第二次世界大战之后将多余或者是退役的飞机改装成为特殊研究或者是靶机,成为近代无人机使用趋势的先河。随着电子技术的进步,无人机在担任侦查任务的角色上开始展露他的弹性与重要性。
20世纪55年到74年的越南战争,海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中,无人机都被频繁地用于执行军事任务。
1982年以色列航空工业公司(IAI)首创以无人机担任其他角色的军事任务。在加利利和平行动(黎巴嫩战争)时期,侦察者无人机无人机系统曾经在以色列陆军和以色列空军的服役中担任重要战斗角色。 以色列国防军主要用无人机进行侦察,情报收集,跟踪和通讯。
1991年的沙漠风暴作战当中,美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵,这种诱饵也成为其他国家效彷的对象。
1996年3月,美国国家航空航天局研制出两架试验机:X-36试验型无尾无人战斗机。该型长5.7米,重88公斤,其大小相当于普通战斗机的28%。该型使用的分列副翼和转向推力系统比常规战斗机更具有灵活性。水平垂直的尾翼既减轻了重量和拉力,也缩小了雷达反射截面。
无人驾驶战斗机将执行的理想任务是压制敌防空、遮断、战斗损失评估、战区导弹防御以及超高空攻击,特别适合在政治敏感区执行任务。
20世纪晚期之前, 他们不过是比全尺寸的遥控飞机小一些而已。美国军方在这类飞行器上的兴趣不断增长,因为他们提供了成本低廉,极富任务弹性的战斗机器,这些战斗机器可以被使用而不存在飞行员死亡的风险。
20世纪90年代,海湾战争后,无人机开始飞速发展和广泛运用。美国军队曾经购买和自制先锋无人机在对伊拉克的第二次和第三次 海湾战争中作为可靠的系统。
20世纪90年代后,西方国家充分认识到无人机在战争中的作用,竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上:新翼型和轻型材料大大增加了无人机的续航时间;
采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度;先进的自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航,而是按程序飞往盘旋点,改变高度和飞往下一个目标。
参考资料来源:百度百科-无人机
参考资料来源:百度百科-无人机系统