第七課時(shí)無人直升機(jī)目錄/CONTENTS§2無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)§4無人直升機(jī)的缺點(diǎn)§3無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)§1無人直升機(jī)概述無人直升機(jī)介紹§1無人直升機(jī)概述無人直升機(jī)概述一種由一個(gè)或多個(gè)水平旋轉(zhuǎn)的旋翼提供向上升力和推進(jìn)力而進(jìn)行飛行的航空器具有垂直升降、懸停、小速度向前或向后飛行的特點(diǎn)主要包括：?jiǎn)涡韼矘獰o人直升機(jī)、共軸無人直升機(jī)無人直升機(jī)概述單旋翼帶尾槳無人直升機(jī)目前應(yīng)用最廣泛的機(jī)型優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱靈便水平旋翼負(fù)責(zé)提供升力，小型垂直旋翼（尾槳）負(fù)責(zé)抵消旋翼產(chǎn)生的反扭矩?zé)o人直升機(jī)概述共軸無人直升機(jī)采用上下共軸反轉(zhuǎn)的兩組旋翼平衡旋翼扭矩，不需要尾槳，消除了單旋翼無人直升機(jī)存在的尾槳故障隱患和飛行中因尾梁的振動(dòng)和變形而引起的尾槳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障隱患§2無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)主要由機(jī)體和升力（含旋翼和尾槳）、動(dòng)力、傳動(dòng)三大系統(tǒng)以及機(jī)載飛行設(shè)備等組成無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)體作用：1.支持和固定直升機(jī)的部件和系統(tǒng)2.裝載物資和設(shè)備3.機(jī)體外形對(duì)直升機(jī)飛行性能、操縱性和穩(wěn)定性有重要影響4.承受運(yùn)動(dòng)部件、武器發(fā)射和貨物吊裝等動(dòng)載荷無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)旋翼主要作用：產(chǎn)生拉力拉力的作用：1.平衡直升機(jī)的重力，起到升力作用2.為直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉與周圍空氣相互作用，產(chǎn)生空氣動(dòng)力無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)旋翼由旋翼軸、槳轂和槳葉構(gòu)成按槳葉與槳轂連接方式的不同分為：較接式、無較式、半無較式、無軸承式無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)鉸接式旋翼槳葉的運(yùn)動(dòng)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、繞揮舞鉸的上下?lián)]舞運(yùn)動(dòng)、繞擺振鉸的前后擺動(dòng)（擺振運(yùn)動(dòng)）、通過操縱變距鉸的變距運(yùn)動(dòng)槳轂有水平方向的擺振鉸、垂直方向的揮舞鉸和軸向的變距鉸槳葉繞槳轂的三個(gè)鉸分別進(jìn)行揮舞運(yùn)動(dòng)、擺振運(yùn)動(dòng)和變距運(yùn)動(dòng)無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)鉸接式旋翼特點(diǎn)：槳葉根部的彎曲載荷較小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不便擺振鉸帶有擺振阻尼器，為槳葉繞擺振鉸的擺振運(yùn)動(dòng)提供阻尼，防止直升機(jī)出現(xiàn)“地面共振”現(xiàn)象，保證足夠的穩(wěn)定裕度無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)無鉸式旋翼無擺振鉸和揮舞鉸，槳葉與只有軸向鉸的槳轂相連，有總距和變距鉸分類：1.旋翼槳轂為揮舞半剛性，槳葉的揮舞靠槳轂部件的彈性變形來實(shí)現(xiàn)2.旋翼槳轂為揮舞剛性，槳葉的揮舞靠槳葉根部的彎曲變形來實(shí)現(xiàn)與鉸接式旋翼相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但槳葉和槳毅的彎曲載荷較大無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)無鉸式旋翼特點(diǎn)：1.只有兩片槳葉，彼此連成整體，共用一個(gè)中心水平鉸（蹺蹺板鉸鏈），沒有擺振鉸，有變距鉸2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱性差無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)無鉸式旋翼槳葉的揮舞、擺振和變距運(yùn)動(dòng)都通過槳葉根部的柔性元件來完成要求槳葉根部的材料彎曲強(qiáng)度和剛度高，且扭轉(zhuǎn)剛度低無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)尾槳作用：1.產(chǎn)生的拉力（或推力）通過力臂形成偏轉(zhuǎn)力矩，用于平衡旋翼的反作用力矩2.相當(dāng)于一個(gè)直升機(jī)的垂直安定面，不僅可以改善直升機(jī)的方向穩(wěn)定性，還可以通過加大或減小尾槳拉力（推力）來實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的航向操縱無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)尾槳構(gòu)造：與旋翼相似，只需要改變尾槳的總距，并根據(jù)操縱方向和動(dòng)作量大小來增大或減小槳距尾槳和旋翼的動(dòng)力均來源于發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率通過傳動(dòng)系統(tǒng)，按需要傳給旋翼和尾槳轉(zhuǎn)速很高，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的離心力無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)尾槳1.常規(guī)尾槳：構(gòu)造與旋翼類似，由槳葉和槳轂組成2.涵道尾槳：由置于尾斜梁中的涵道和位于涵道中央的轉(zhuǎn)子組成，特點(diǎn)是尾槳直徑小、葉片數(shù)目多無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)尾槳無尾槳系統(tǒng)：空氣系統(tǒng)代替常規(guī)尾槳，該系統(tǒng)由進(jìn)氣口、噴氣口、壓力風(fēng)扇、帶縫尾梁等組成(1)壓力風(fēng)扇位于主減速器后，由尾傳動(dòng)軸帶動(dòng)，風(fēng)扇葉片的角度可調(diào)，與油門總距桿聯(lián)動(dòng)(2)尾梁后部有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的排氣罩與腳蹬聯(lián)動(dòng)無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)尾槳無尾槳系統(tǒng)：(3)工作時(shí)風(fēng)扇使空氣增壓并沿空心的尾梁向后流動(dòng)(4)飛行過程中，一部分壓縮空氣從尾梁側(cè)面的兩道細(xì)長(zhǎng)縫中排出，和旋翼下洗氣流一起形成不對(duì)稱氣流，使尾梁一側(cè)產(chǎn)生吸力；另一部分壓縮空氣由尾部的噴口噴出，產(chǎn)生側(cè)向力無人直升機(jī)結(jié)構(gòu)起落裝置作用：1.吸收著陸時(shí)的沖擊能量，減小著陸時(shí)撞擊引起的過載，保證在整個(gè)使用過程中不發(fā)生“地面共振”2.使直升機(jī)具有在地面運(yùn)動(dòng)的能力，減少滑行時(shí)由于地面不平而產(chǎn)生的撞擊與顛簸§3無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)方便維護(hù)無尾槳結(jié)構(gòu)由于上下旋翼反向旋轉(zhuǎn)，形成了直升機(jī)水平方向的力矩平衡，所以雙槳共軸直升機(jī)不需要尾槳來平衡直升機(jī)水平方向上的力矩共軸式直升機(jī)取消了尾槳，可節(jié)省尾槳所耗用的額外功率無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)氣動(dòng)特性對(duì)稱使用相同發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，兩副共軸式旋翼的升力比單旋翼/尾槳布局的旋翼升力大12%共軸式旋翼不存在各軸之間互相交連的影響，機(jī)動(dòng)飛行時(shí)易于操縱，改變航向時(shí)容易保持飛行高度無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外廓尺寸緊湊提供同樣升力，雷達(dá)識(shí)別特征和目視識(shí)別特征小，便于隱蔽受彈面小，戰(zhàn)斗損傷概率小共軸雙槳的機(jī)身短，受側(cè)風(fēng)影響較小共軸雙槳的振動(dòng)由于兩副反轉(zhuǎn)的旋翼對(duì)消，平穩(wěn)性和懸停性好共軸雙槳在同等升力下，旋翼直徑較小，直升機(jī)總尺寸較緊湊，適合海軍上艦的需要無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)共軸式直升機(jī)國(guó)際無人直升機(jī)發(fā)展方向趨于認(rèn)同共軸式直升機(jī)，它在相同級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)下，有效載荷較單槳直升機(jī)更大，更安全，體積相對(duì)較小，也便于更小的場(chǎng)地起降，適合更小的地面車輛進(jìn)行運(yùn)載無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)共軸式直升機(jī)沈陽通飛航空科技的直升機(jī)采用同軸雙層主旋翼反向轉(zhuǎn)動(dòng)工作方式，在為直升機(jī)提供升力的同時(shí)，克服了單旋翼直升機(jī)的反扭力，使飛行姿態(tài)更穩(wěn)定，可避免傳統(tǒng)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)15%的尾槳功率損耗、急轉(zhuǎn)彎時(shí)的打槳意外，比傳統(tǒng)單旋翼直升機(jī)的安全性增加400%§4無人直升機(jī)的缺點(diǎn)無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)共軸雙槳直升機(jī)共軸雙槳用套筒軸驅(qū)動(dòng)上下兩副反轉(zhuǎn)的旋翼，有串列雙槳的下旋翼之間的間距問題1.間距?。荷舷滦砘ハ喾恋K2.間距大：阻力高，對(duì)驅(qū)動(dòng)軸的剛度要求高，而大功率的套筒軸在機(jī)械上難度很大無人直升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)共軸雙槳直升機(jī)現(xiàn)役直升機(jī)采用“柔性槳葉”為了補(bǔ)償左右的升力不均勻、減少槳葉疲勞，在翼根采用容許槳葉載回轉(zhuǎn)過程中上下?lián)]舞的揮舞鉸柔性槳葉在旋轉(zhuǎn)中容許上下?lián)]動(dòng)和前后擺動(dòng)第八課時(shí)垂直起降固定翼無人機(jī)目錄/CONTENTS§2垂直起降固定翼無人機(jī)分類§3垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)§1垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介§1垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介定義：同時(shí)融合多旋翼垂直起降和固定翼巡航飛行的新型無人機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1.減少飛行器對(duì)跑道的依賴2.執(zhí)行多樣化的飛行任務(wù)，減少綜合使用成本垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介發(fā)展前景以直升機(jī)方式垂直起降，以固定翼方式巡航前飛與傳統(tǒng)直升機(jī)相比：前飛速度快、航程遠(yuǎn)、航時(shí)長(zhǎng)與常規(guī)固定翼飛行器相比：能夠定點(diǎn)起降和懸停，對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道沒有依賴，任務(wù)能力顯著增強(qiáng)無人機(jī)無需考慮飛行員的生命保障、生理極限等問題，將垂直起降技術(shù)應(yīng)用于無人機(jī)領(lǐng)域?qū)⒏鼮殪`活，且更容易實(shí)現(xiàn)垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介發(fā)展前景起降場(chǎng)地要求低，無需跑道，無進(jìn)場(chǎng)障礙物問題，無需發(fā)射回收系統(tǒng)機(jī)動(dòng)靈活、使用性好，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，附加設(shè)備少，運(yùn)輸和使用維護(hù)方便，操作人員少成本費(fèi)用較低垂直起降固定翼無人機(jī)簡(jiǎn)介優(yōu)勢(shì)與直升機(jī)相比：廉價(jià)、高可靠、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)與多旋翼飛行器相比：續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、抗風(fēng)性能好、飛行速度高、任務(wù)覆蓋面積大與常規(guī)固定翼飛機(jī)相比：不需要跑道、使用范圍廣、使用費(fèi)用低與傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器相比：動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)可靠性更高§2垂直起降固定翼無人機(jī)分類垂直起降固定翼無人機(jī)分類傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)具有明顯的機(jī)翼，一般與機(jī)身固連，機(jī)身可以水平停放旋翼系統(tǒng)：通過推力輸出在鉛垂方向和水平方向之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)垂直起降或水平飛行具有垂直起降和空中懸停能力、高速巡航飛行能力螺旋槳固定翼模式效率較低，死重較大垂直起降固定翼無人機(jī)分類動(dòng)力復(fù)合式垂直起降無人機(jī)采用垂直起降和水平飛行推進(jìn)系統(tǒng)分離的方案機(jī)身外部四周安裝四套電機(jī)螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)作為垂直起降動(dòng)力機(jī)身頭部或尾部安裝一套電機(jī)螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)作為平飛續(xù)航動(dòng)力垂直起降固定翼無人機(jī)分類動(dòng)力復(fù)合式垂直起降無人機(jī)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性好，遠(yuǎn)髙于尾坐式、傾轉(zhuǎn)旋翼、涵道升力風(fēng)扇等其他垂直起降技術(shù)作為一種新型髙效低成本垂直起降飛行器，能夠滿足用戶的各種需求，預(yù)期市場(chǎng)需求巨大，發(fā)展前景廣闊垂直起降固定翼無人機(jī)分類復(fù)合傾轉(zhuǎn)式垂直起降無人機(jī)機(jī)身或者機(jī)翼上安裝多個(gè)升力旋翼，為垂直起降提供鉛垂方向的推力水平飛行階段將部分升力旋翼進(jìn)行傾轉(zhuǎn)，以克服平飛狀態(tài)時(shí)的機(jī)身阻力其余升力旋翼在水平飛行階段保持原狀并關(guān)閉動(dòng)力，帶來廢重升力旋翼的槳徑也受到機(jī)身尺寸的限制垂直起降固定翼無人機(jī)分類復(fù)合傾轉(zhuǎn)式垂直起降無人機(jī)垂直起降階段的升力由三個(gè)螺旋槳提供機(jī)身尾部的螺旋槳在水平飛行階段時(shí)不工作，帶來死重垂直起降階段，機(jī)頭兩側(cè)的旋翼產(chǎn)生鉛錘向上的升力用于保證無人機(jī)的垂直起降和空中懸停水平飛行階段，機(jī)頭兩側(cè)的旋翼向前傾轉(zhuǎn)90度產(chǎn)生向前的拉力用于克服無人機(jī)在水平飛行狀態(tài)的阻力§3垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)概述更高的飛行速度、更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間、更強(qiáng)的任務(wù)載荷能力傾轉(zhuǎn)旋翼式和尾座式是軍民用無人機(jī)的主流，追求高效懸停、高速和遠(yuǎn)程能力是技術(shù)研發(fā)的主要任務(wù)新熱點(diǎn)：發(fā)展基于分布式電推進(jìn)的技術(shù)探索垂直起降固定翼無人機(jī)新構(gòu)型、新原理十分必要垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)傾轉(zhuǎn)旋翼式和尾座式垂直起降固定翼無人機(jī)主流構(gòu)型現(xiàn)有技術(shù)無法滿足應(yīng)用需求，需主要在先進(jìn)旋翼系統(tǒng)設(shè)計(jì)、旋翼/機(jī)翼氣動(dòng)干擾、高可靠?jī)A轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)、系統(tǒng)建模技術(shù)、飛行控制技術(shù)等方面進(jìn)行突破創(chuàng)新垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分布式電推進(jìn)技術(shù)2016年VXP項(xiàng)目中極光公司雷擊方案勝出，“分布式電推進(jìn)技術(shù)”是近幾年航空領(lǐng)域發(fā)展新熱點(diǎn)將飛行器總體、動(dòng)力、氣動(dòng)等進(jìn)行綜合，充分利用電推進(jìn)動(dòng)力單元高可靠、易分配、尺度無關(guān)特性，簡(jiǎn)化全機(jī)設(shè)備布置，有效提高了無人機(jī)的氣動(dòng)特性垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分布式電推進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：增加載運(yùn)量，提高升阻比以及降低油耗、尾氣排放量和低噪聲等可按照需求對(duì)機(jī)翼升力分布進(jìn)行調(diào)整，如在巡航階段實(shí)現(xiàn)橢圓形升力分布，從而使飛機(jī)具有更良好的氣動(dòng)效率等垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分布式電推進(jìn)技術(shù)可通過差量控制實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的矢量運(yùn)轉(zhuǎn)，控制模式更多樣和直接與全機(jī)融合度高，采用多個(gè)小尺寸動(dòng)力單元不會(huì)引起重量的增加，且單個(gè)動(dòng)力在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能保持較高效率，極大地提升了飛行器設(shè)計(jì)空間垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分布式電推進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：提高巡航效率，增大航時(shí)、航程減小垂直起降和巡航平飛階段需用功率之間差異，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力/氣動(dòng)最優(yōu)匹配增強(qiáng)飛行控制能力，提高控制冗余度和魯棒性垂直起降固定翼無人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分布式電推進(jìn)技術(shù)電力系統(tǒng)技術(shù)是支撐分布式電推進(jìn)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)需要可靠性更高、效率更高、質(zhì)量更輕的分布式電推進(jìn)系統(tǒng)