无人机高原飞行MicrosoftWord文档.docxVIP

无人机高原航测飞行研究和应用 高原一般指长期连续的大面积地壳抬升运动中隆起的海拔1000m以上的广大地域。我国青藏、内蒙、云贵、黄土四大高原占国土面积百分之四十，尤其是青藏高原，平均海拔在4000m以上。高原地区飞行，由于受地形、气候、气压、大气密度等因素的影响，飞机的气动性能、操控特点、发动机工作状态、气象条件以及机载设备运行等，与低海拔地区飞行有着明显的区别。特别是海拔3000m以上的高原飞行，其特点表现相当明显，实施飞行有一定的难度，高度越高，难度越大。而这些地区往往是地理信息建设的薄弱区域，因此，研究以无人机为平台的高原地区航测飞行，对于加强现代化地理信息建设具有重要的意义。 最近，我们在西部海拔4000m左右的高原进行了无人机航测的实飞，从理论和实践上探索了无人机高原飞行的有关问题，取得了一定的成果。实践证明，使用??前比较通用的常规固定翼航测无人机，在海拔4000至4500米的高原实施航测飞行，是可以做到的。 任务剖面 实施时间2014年10月下旬，测区在我国西部青藏高原某地，海拔高度4000至4200米，地形为起伏不大的丘陵，测区范围内的高差230米。拍摄主体为相对集中的居民区，获取分辨率1:500的用于制作三维影像的多视角基础数据。 影像获取设备为中测新图（北京）遥感技术有限责任公司开发的“多视立体航摄系统”。该系统由五台索尼NEX-7数码相机集合组成，其中一台相机的镜头光轴向下与水平面垂直，其余四台按飞行方向分别为向前、向左、向右和向后倾斜，倾斜角45°。相机感光元件成像面积23.4mm×15.6mm，分辨率2400万（3:2像幅规格时像素6000×4000）。相机搭载35mm定焦镜头，等效于全画幅相机的50mm左右焦距。设计飞行高度470m（相对高度），实际飞行的绝对高度4500-4750m。根据三维影像的制作需要，航线设计航向重叠度80%，旁向重叠度80%，航线间距40m。采用定点曝光模式。 二、飞行平台 使用单发固定翼无人机，机身和机翼均为轻木结构加蒙布表面，采用常规气动布局，上单翼，前置发动机，后三点起降装置。机身长204cm（含发动机），最宽处21cm，机身最大截面积462cm 2，自前往后分别为机载设备舱、油箱、任务设备舱、伞舱。飞机可以采用滑跑、弹射、车载三种起飞方式，以及滑降、伞降两种降落方式，具有较高的机动性能。翼展261cm，翼型为梯形平直机翼，平凸形截面翼型，平均空气动力弦约于弦长26%处。单幅机翼的长度120cm，翼根弦长39.6cm，翼尖弦长29cm，面积4116cm2，机翼总面积8232cm2。机翼安装角约1.5o，上翻角约1o。飞机的动力装置为一台国产DLA-64双缸两冲程活塞式发动机，配置22×10英寸的木质螺旋桨。此前未发现该发动机海拔4000m以上使用的相关记录。 该飞机设计和制作工艺比较成熟，具有较好的气动特性，起降距离短，飞行状态稳定，抗侧风能力较强，保持常用的90-120km/h速度巡航时，纵向和横测安定性都有良好表现。飞机和发动机震动较小，使用1/1000秒以上的快门速度进行航拍，成像效果未发现明显的径向模糊现象。 三、前期测试 进驻高原前，我们在海拔1070m的场地对飞机进行了测试，并进行了试飞验证。 1、测试环境。海拔1070m，实测场压897 hPa，温度8oC，相对湿度40%，起飞方向275o，气象风向240o，风速6m/s。 2、飞机重量。全载状态17.2kg，其中燃油2.46kg。 3、发动机拉力。地面最大油门时，转速6940r/min，拉力12.4kg，推（拉）重比为0.72。 4、起飞方式。车载起飞，将飞机安装在汽车顶部的专用发射架上，汽车沿跑道直线加速至100km/h，启动发射架的开锁机构，飞机离架升空。 5、起飞实测结果。汽车从“0”加速至100km/h，行驶320m；汽车保持100km/h速度时，可以认为飞机真速也是100km/h，此时地面站显示飞机速度（表速）在95km/h附近跳动，可见在1070m高度上，真速与表速有5km/h左右的差值。 6、在150m飞行高度进行了小速度试飞。飞机起飞后爬升至150m高度，保持速度100km/h，平飞状态，将油门收至最后，随着速度减小逐步增加拉杆量，使飞机继续保持平飞。速度降至70km/h前，飞机比较平稳，操控性能也基本正常。降至70km/h以下时，飞机操纵性和安定性都开始下降，继续降至52km/h，飞机进入明显的“失速飘摆”状态，说明飞机已接近或超过临界迎角。 四、气动特性分析 1、小型民用无人机普遍没有经过风洞实验，因而没有升力系数的可靠数据，我们在进行必要的计算时，只得采用“空气动力相似”的方法，参考雷诺数接近的相似翼型的参数进行尽可能真实的测算。 2、该机的翼型为Clark-Y翼型，最大