无人机总体设计报告.pdf

无人机总体设计 一种新型临近空间无人飞行器的设计 课程项目总结报告 1 目录 前言 4 第一章 总体设计与分析 5 1.1 概念介绍 5 1.2 设计背景 5 1.3 设计定位 6 1.4 设计灵感 7 1.5 结构外形 8 1.6 运动模式 9 第二章 气动布局设计与分析 12 2.1 背景介绍 12 2.2 主要设计思想 12 2.3 设计过程（矩形机翼） 12 第三章 结构设计与分析 16 3.1 设计要求 16 3.2 参考方案 16 3.3 分析与选择 18 第四章 能源、推进设计与分析 20 4.1 相关资料 20 4.2 任务分析 21 4.3 能源可行性论证 21 第五章 动力学分析与飞行控制 23 2 5.1 工作状态 23 5.2 巡航状态 24 第六章 测控通信与任务应用 27 6.1 计算侦察设备所需分辨率 27 6.2 侦察设备的选择 28 6.3 工作方式 31 6.4 数据链路的实现 32 参考文献 34 致谢 36 3 前言 近年来，以美国为主的世界航天大国对临近空间的关注逐渐升温， 临近空间飞行器设计研制中的关键技术超燃冲压发动机技术、乘波体 结构设计技术、耐高温材料制造技术均取得了较大进展，这为进一步 开展实用性临近空间飞行器的研制铺平了道路。因此，美国、俄罗斯、 欧洲各国及以色列等具有雄厚工业基础的国家均积极地参与到临近 空间飞行器相关技术研究之中，其中美国投入的经费最多，取得的成 果也最大，并持续性地进行了一系列相关的验证试验。 临近空间（Near Space）又称“近空间”、“近地空间”或“空天 过渡区”等。临近空间通常是指20～100km 的高空，低于20km 的空 域是传统航空器的主要运行空间，高于100km 的空域是航天器的运 行空间。由于临近空间的大器密度稀薄，常规的飞行器无法到达这一 高度。因此，临近空间便成了相对对立的“真空”层。临近空间飞行 器（Near Space Vehicle）是指可在临近空间长期飞行的大气飞行器， 目前应用较多的分类方法有两种：一是按照临近空间飞行器产生升力 的原理，分为轻于空气的临近空间飞行器和重于空气的临近空间飞行 器：二是按照飞行速度分为低速临近空间飞行器和高速临近空间飞行 器。 本文主要介绍由我们小组自行设计的一种重于空气利用升力原 理的低速临近空间飞行器。 4 第一章 总体设计与分析 1.1 概念介绍 临近空间是指普通航空器飞行空间与卫星轨道空间之间的距离， 没有明确的物理或几何的标志。包含大部分平流层、全部中间层和部 分热层，不但可避免目前绝大多数的地面攻击还可提高军事侦察能力 和对地攻击精度。 临近空间飞行器是指主要在临近空间区域内飞行并完成特定任 务的飞行器。临近空间飞行器可以有多种分类方式，目前常采用的分 类方式如表1 所示。 表1.1 临近空间飞行器的分类 分类依据 所包括的飞行器 低速临近空间飞 平流层飞艇，高空气球，高高空无 行器 人机 高速临近空间飞 高空侦察机，高超音速飞行器，亚 行器 轨道飞行器 1.2 设计背