空气动力学与飞行原理课件—无人机与大气基本知识(第一节).pptxVIP

空气动力学与飞行原理;;;;;;固定翼无人机依靠机翼与空气的相对运动产生足够的升力维持空中飞行。机翼主要由主翼面、可动的副翼和襟翼（微型和轻型无人机没有）组成。副翼主要用于滚转操纵控制，襟翼主要用于起降阶段的增升。无人机结构有多梁式、多墙式、单块式等结构。典型单梁式无人机机翼的结构如图所示。机翼由翼梁、桁条、普通翼肋、前墙、后墙、蒙皮、接口、加强肋等组成（微型和轻型无人机可以没有前墙）。;机身产生升力很小，主要用于装载设备、燃料、有效载荷等装置，将机翼、尾翼、起落架、动力装置连接成一个整体。固定机翼无人机的机身有桁梁式、桁条式、硬壳式三种类型。图片展示了典型固定翼无人机的机身结构。;;;;上图展示了固定翼无人机起落架的结构示意图;;无人直升机是一种重于空气的航空器，与固定翼无人机由机翼产生升力不同，无人直升机主要由于旋翼旋转产生相对于空气的运动，进而获得升力。除了提供升力，无人直升机的旋翼还为其提供推进力，使其具有大多数固定翼无人机平台所不具备的垂直升降、悬停、小速度向前或向后飞行的特点。与固定翼无人机相比，无人直升机的飞行速度低、耗油量较高、航程较短。 无人直升机还有一大特点，即旋翼旋转产生的反扭效应。无人直升机的旋翼为其提供升力和推进力的同时，无人直升机的机身也会受到反扭矩的作用而产生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，一般采用在机身尾部安装尾桨或采用双旋翼设计。按照克服旋翼反作用扭矩的不同，可以将无人直升机分为单旋翼尾桨无人直升机、共轴双旋翼无人直升机、横列式双旋翼无人直升机和纵列式双旋翼无人直升机。其中前两种在无人直升机中应用较为广泛。;单旋翼尾桨的传统无人直升机由发动机、机身、旋翼、传动系统和尾桨组成。旋翼的自动倾斜器可以实现总距和周期变距操纵，尾桨一般具有总距操纵的功能。旋翼和尾桨安装有分离减速器以调节旋翼和尾桨的转速。图片展示了单旋翼直升机型无人机实物图。无人直升机的操纵要求较高，尤其在逆风飞行和有侧风的情况下操控师更应谨慎操作。 共轴??旋翼无人直升机具有两个变桨距旋翼，彼此同轴反向旋转，抵消扭矩。其优点是无需机身，结构更加紧凑，载荷更大，常用作大载荷无人机。;;多旋翼无人机平台由机身主体、动力系统和控制系统组成。其中，机架、支臂、起落架、任务载荷设备构成了机身主体，电机、螺旋桨、电调、电池构成了动力系统，也是其旋翼系统。飞控导航设备、机上数据链路构成了控制系统。多旋翼无人机的旋翼个数大多数为偶数（少数三旋翼无人机），并对称分布在机体的前后、左右四个方向，多个旋翼处于同一高度平面或上下两个平面。且各旋翼的结构和半径都相同，相邻的旋翼安装正反螺旋桨，用以抵消陀螺效应和旋转扭矩。常见的多旋翼无人机平台有四旋翼无人机、六旋翼无人机和八旋翼无人机。;;低空飞艇主要指在对流层飞行的无人飞艇，按照用途，包括低空小型无人飞艇、低空大型货运飞艇、低空机器人警用无人飞艇、低空摄像无人飞艇、低空无人航测飞艇、低空地磁探测无人飞艇等。;从结构上进行区分，无人飞艇可以分为软式飞艇、硬式飞艇、半硬式飞艇三种。其中软式飞艇又叫压力飞艇，其气囊外形依靠内部充压气体的压力来保持。硬式飞艇是由金属结构保持主气囊的外形，在主体结构内充入轻于空气的气体来产生无人飞艇所需的浮力。半硬式飞艇一般以金属或碳纤维龙骨做支撑构架，通过充入充压气体获得浮力和保持气囊外形。;现代无人飞艇通常由气囊、动力装置、尾翼、吊舱这些主体结构及艇载任务设备、控制系统、头部装置、尾部装置、系留装置、起落架和地面控制设备这些部分组成。如图所示。;气囊是飞艇的主要部件。气囊均具有流线型外形，一般围绕中心轴线旋转而成，旨在减小空气阻力。气囊要能承受飞行过程中各种力的作用，如空气静力、空气动力和发动机推力等。 气囊通常包括主气囊和辅助气囊。主气囊通过充满氦气使飞艇获得浮力。主气囊通常由涤纶、聚酯纤维等人造纤维材料织成。主气囊的人造纤维材料表面带有涂层，通过胶粘、高频焊接和热气焊接使其具备一定的抗拉强度和较好的气密性。对软式无人飞艇来说，其主气囊通常为整体空腔的形式。而对半硬式、硬式无人飞艇而言，由于有金属或碳纤维龙骨作为支撑构架，主气囊内部通常分隔成若干个空腔。辅助气囊又称为副气囊，当压力、温度等大气环境参数变化引起主气囊内部氦气压力变化时，辅助气囊通过充气或放气来控制和保持无人飞艇的形状和浮力。;无人飞艇的吊舱和动力系统;;;无人飞艇的系留装置由系留杆、系留头（位于系留杆顶部）和系留锁（与系留头相匹配）组成。系留装置用于固定近地停放的无人飞艇，当无人飞艇头部装置的系留锁销插入系留锁后即实现了上述固定，但无人飞艇的头部仍可以随风转动其朝向。;无人飞艇的起落架具有降低着陆时的撞击载荷，方便地面滑行和停放。无人飞艇的起落架形式与飞机起落架类似，但由于无人飞艇降落时重量和