便攜式偵察機的總體設計與研究論文
無(wú)人機的發(fā)展，給軍用和民用領(lǐng)域都帶來(lái)了革命性的發(fā)展。小型無(wú)人機攜帶方便，適用于各種地形，彈射和操作簡(jiǎn)單，具有低空全地形偵查和攻擊的功能，可廣泛應用于需要偵察、監測、抗震救災等領(lǐng)域。若裝備高能炸藥，還可實(shí)現偵查與攻擊于一體，達到高效打擊。本文從前期論證、中期研制和后期試飛優(yōu)化介紹便攜式背包攜帶偵察機的總體設計。
1 前期論證
目前，小型無(wú)人機的應用處于起步階段，因其獨特的優(yōu)勢而倍受關(guān)注。微小型無(wú)人機具有應用性強，便于攜帶，操作簡(jiǎn)單，安全性好等優(yōu)點(diǎn)，還可用于需要偵察、監測、抗震救災等領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，更小型、更廉價(jià)和更易操作的系統會(huì )在將來(lái)的戰場(chǎng)大有作為，甚至推出一種既能大量部署而且無(wú)需過(guò)多訓練就能操作的一次性無(wú)人機作戰系統。
本文的無(wú)人機是一種鋰電池提供動(dòng)力的小型殺傷性無(wú)人機，從彈射筒彈出，由展開(kāi)鎖定機構鎖定機翼和垂尾，電池帶動(dòng)的可折疊槳葉提供動(dòng)力，地面人員的操縱來(lái)保證穩定巡航。攜帶監視儀器，對移動(dòng)目標實(shí)施跟蹤監控。此外，該無(wú)人機配置一個(gè)小型彈頭，一旦鎖定目標，由地面人員控制俯沖，引爆后迅速消滅目標。
2 中期的設計和研制
2.1 設計
基于前期可行性的驗證，進(jìn)行中期的設計和研制。該無(wú)人機是一種總質(zhì)量為2kg 的便攜式空地偵察飛行器，機身長(cháng)度600m m ，機身寬度60 m m ，機身最高處60 m m ，主機翼長(cháng)度700 m m ，后機翼長(cháng)度600 m m ，機翼弦長(cháng)90 m m ，機翼厚度10 m m ，垂尾高度120m m ，空機約為800g、電子設備600g、高爆炸藥0.32kg~0.60kg，它折疊于彈射筒中，當從筒內彈射后，機翼展開(kāi)保持穩定巡航。
該無(wú)人機的彈體結構氣動(dòng)特性?xún)?yōu)良。它采用光滑圓頭、長(cháng)方體機身設計，有前后兩對彈翼，背部還有一對呈一定夾角的垂尾，為方便用筒式彈射器彈射，無(wú)人機的前后彈翼、垂尾以及螺旋槳均采用折疊式。彈射前，位于彈射筒內時(shí)為折疊狀態(tài)，離開(kāi)彈射筒后迅速展開(kāi)，在空中快速達到巡飛狀態(tài)。
對于螺旋槳和電子設備，也進(jìn)行詳細的設計。一個(gè)G F 系列電動(dòng)尼龍槳(6030)，一個(gè)朗宇無(wú)刷電機(2212kv 2450)，一個(gè)好盈無(wú)刷電調(40A)，四個(gè)銀燕金屬模擬舵機(每個(gè)約9g)，一塊格式鋰電池(1000m ah25C)。
該無(wú)人機通過(guò)地面人員遙控控制，可在1000m 航程內自由飛行，續航時(shí)間15 分鐘，飛行速度80~120km /h。該無(wú)人機具有可攜帶性、快速部署和高精確性，形象地說(shuō)，是把空中力量放入背囊中以保護徒步作戰的步兵，并使班組能夠作為一種戰略力量。
2.2 研制
在樣機制作之前，進(jìn)行C A TIA 三維建模和模型仿真，將仿真結構用3D 打印機打印出來(lái)模擬組裝，再利用復合材料工藝進(jìn)行制作。樣機研制步驟介紹如下：
1) 將C A TIA 三維建模的零部件用3D 打印機打印出來(lái)。
2) 對打印零部件打磨光滑，并對機翼和機身的陽(yáng)模進(jìn)行噴漆處理。
3) 將陽(yáng)模置于基體中，在陽(yáng)模露出的半表面依次涂抹脫膜蠟、噴涂光漆、膠衣、涂抹原子灰、鋪設玻璃布、填入玻璃粘，再用玻璃纖維布覆蓋。晾干后，將基體與玻璃粘層分離，將邊界打磨光滑即可得到陰模。
4) 在陰模表面依次涂抹脫膜蠟、噴涂脫膜劑、光漆、膠衣、鋪設0.03m m 玻璃布、碳纖維預浸料、0.05m m 玻璃布、脫膜布，最后用真空袋包裝并用密封膠密封。
5) 用激光切割機切割并制作機翼和機身的內部框架，將整體框架置于陰模中并涂抹工業(yè)膠，進(jìn)行合模，得到機翼、機身殼體。
6) 對機翼、機身進(jìn)行處理，安裝舵面。最后進(jìn)行整體組裝。
3 后期試飛與結構優(yōu)化
樣機的各種設計參數出自理論計算，為確保研制出的無(wú)人機的性能及實(shí)用性。在樣機制成后，進(jìn)行調試飛行。由于制作中設備與技術(shù)水平有限，制作出的樣機質(zhì)量分布不均，所以在試飛前需要對飛機進(jìn)行配重，保證飛機起飛后具有良好的飛行性能。
在測試過(guò)程中，飛機表現不穩定，在彈射起飛后，易出現側翻，給飛機的控制帶來(lái)很大難度。針對這一問(wèn)題，進(jìn)行改進(jìn)：其一提高工藝減輕飛機的`總體重量;其二增大機翼面積，提供更多升力。在改善機翼的設計后，進(jìn)行吹風(fēng)實(shí)驗。經(jīng)驗證，該飛行器的氣動(dòng)性能等方面滿(mǎn)足前期的設計要求。在后期的試飛過(guò)程中，側翻現象也有所改善，不再對飛行產(chǎn)生過(guò)大影響。至此，此無(wú)人機設計制作基本已經(jīng)完成。
4 結論
如今，無(wú)人機研發(fā)費用高，起飛條件嚴重受地形限制，并且需要專(zhuān)門(mén)的控制中心及龐大的后勤保證，使得無(wú)人機的使用和維護費用高昂，導致其不能普遍使用，中小災害與普通領(lǐng)域難以受益。而本文的可折疊背包攜帶的小型無(wú)人機的出現，會(huì )使這些問(wèn)題隨之迎刃而解。它可以廣泛應用于偵察、監測、抗震救災等各個(gè)領(lǐng)域。
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