固定翼无人机的组装

1目录第一节固定翼无人机组装概述第二节固定翼无人机平台的组装第三节固定翼无人机动力系统的组装2一、固定翼无人机组装概述1.固定翼无人机的基本结构固定翼无人机的基本结构，主要由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置等五个部分组成。1、机翼机翼的主要功能是产生飞行所需要的升力。机翼的基本组成结构有翼梁、纵墙、桁条、翼肋和蒙皮等。3一、固定翼无人机组装概述1.固定翼无人机的基本结构2、机身机身的主要功能是装载燃料和设备，同时作为固定翼无人机安装基础，将机翼、尾翼、起落装置等连成一个整体。3、尾翼尾翼的主要功能是稳定和操纵固定翼无人机俯仰及偏转。尾翼由水平尾翼和垂直尾翼两部分组成，水平尾翼水平安装在机身尾部，由固定的水平安定面及其后的可转动的升降舵组成；垂直尾翼垂直安装在机身尾部，由固定的垂直安定面及其后的可转动的方向舵组成。4一、固定翼无人机组装概述1.固定翼无人机的基本结构4、起落装置起落装置的主要功能是支撑无人机在地面上的活动，包括起飞和着陆滑跑、滑行、停放。陆上无人机的起落架一般由支柱、减震器、机轮和收放机构等四部分组成。5、动力装置动力装置的主要功能是产生拉力（螺旋桨式）或推力（喷气式），使无人机产生相对空气的运动。5一、固定翼无人机组装概述2.固定翼无人机的气动特点1、翼型机翼横截面的轮廓叫翼型或翼剖面，是指沿平行于无人机对称平面的切平面切割机翼所得到的剖面。直升机的旋翼和螺旋桨叶片的截面也称翼型。1-翼剖面；2-前缘；3-后缘；4-翼弦翼型各部分的名称如图。一般翼型的前端圆钝，后端尖锐，下表面较平，呈鱼侧形。6一、固定翼无人机组装概述2.固定翼无人机的气动特点1、翼型机翼的基本平面形状有矩形翼、椭圆翼、梯形翼、后掠翼、三角翼等，各种不同平面形状的机翼，其升力、阻力之所以有差异，与机翼平面形状的各种参数有关。机翼平面形状的几何参数主要有机翼面积、翼展、展弦比和后掠角等。（1）机翼面积，指机翼在机翼基本平面上投影面积，用S表示。（2）翼展，在机翼之外刚好与机翼轮廓线接触，且平行于机翼对称面(通常是无人机参考面)的两个平面之间的距离称为机翼的展长，用L表示。（3）展弦比，机翼翼展的平方与机翼面积之比，或者机翼翼展与机翼平均几何弦长（机翼面积S除以翼展L）之比，L²/S。（4）后掠角，描述翼面特征线与参考轴线相对位置的夹角。用x表示，通常x0表示前缘后掠角，x0.25表示1/4弦线后掠角，x1.0表示后缘后掠角。后掠角表示机翼各剖面在纵向的相对位置，也即表示机翼向后倾斜的程度，后掠角为负表示翼面有前掠角。7一、固定翼无人机组装概述2.固定翼无人机的气动特点2、升力的产生及影响因素1）升力的产生在翼型的上表面，因流管变细，即流管截面积减小，气流速度大，故压强减小；而翼型的下表面,因流管变化不大,故压强基本不变。翼型上、下表面生了压强差，形成了总空气动力R，R的方向向后向上,总空气动力R与翼弦的交点叫做压力中心。总空气动力分成两个分力：一个与气流速度垂直，起支托飞机重量的作用,就是升力Y;另一个与流速平行,起阻碍飞机前进的作用，就是阻力D。2）升力公式𝑌=12𝐶𝑦𝜌𝑣2𝑆式中：𝑌为升力(N)，𝐶𝑦为升力系数，𝜌为空气密度(kg/m3)，𝑣为相对气流速度(m/s)，𝑆为机翼面积(m2)。升力产生1-空气动力作用点2-前缘3-后缘4-翼弦8一、固定翼无人机组装概述2.固定翼无人机的气动特点3、阻力的产生及影响因素1）摩擦阻力摩擦阻力，是由于大气的黏性而产生的。当气流以一定速度v流过无人机表面时，由于空气的黏性作用，空气微团与无人机表面发生摩擦，阻滞了气流的流动，因此产生了摩擦阻力。摩擦阻力的大小，取决于空气的黏性、无人机表面的状况，附面层中气流的流动情况和同气流接触的无人机表面积的大小。减少摩擦阻力，可以减少无人机同空气的接触面积，也可以把表面做光滑些，以减少它的摩擦阻力，也可选择升阻比大的翼型，以及减小气流相对速度。2）压差阻力压差阻力，是由运动着的物体前后所形成的压强差产生的。3）诱导阻力诱导阻力是伴随着升力而产生的，如果没有升力，诱导阻力为零。因此，这个由升力诱导而产生的阻力叫做诱导阻力，又叫做升致阻力。4）干扰阻力干扰阻力，是无人机各部分之间因气流相互干扰而产生的一种额外阻力。干扰阻力主要产生在机身和机翼、机身和尾翼、机翼和发动机短舱、机翼和副油箱之间。9一、固定翼无人机组装概述2.固定翼无人机的气动特点大部分的轻微型民用固定翼无人机都是依靠螺旋桨产生拉力/推力（实质上，拉力也是推力，只是对于螺旋桨无人机，习惯上称为拉力）。1）螺旋桨介绍螺旋桨是指靠桨叶在空气或水中旋转，将发动机转动功率转化为推进力的装置。2）螺旋桨工作原理空气以一定的迎角流向桨叶时，气流流过桨叶前桨面，就像流过机翼上表面一样，流管变细，流速加快，压强降低；空气流过桨叶后桨面，就像流过机翼下表面一样，流管变粗，流速减慢，压强升高。这样，在桨叶的前后桨面和前后缘均形成压强差，再加之气流作用于桨叶上的摩擦阻力，就构成了桨叶上的总空气动力R，根据总空气动力R对螺旋桨运动所起的作用，可将它分解成两个分力，一个是与桨轴平行、拉着螺旋桨和无人机前进的拉力P；另一个是与桨轴垂直、阻碍螺旋桨旋转的旋转阻力Q。3）螺旋桨的副作用螺旋桨在工作中，一方面产生拉力，提供无人机的前进动力；另一方面还会产生一些对飞行不利的副作用，主要有螺旋桨的进动、反作用力矩和滑流扭转作用等。10一、固定翼无人机组装概述3.组装步骤组装步骤对于尺寸近似有人机的固定翼无人机，一般应参考有人机的装配要求。一般固定翼无人机的组装步骤及顺序：•平台组装•动力装置组装•飞控系统组装•电气系统组装•机载设备组装组成一般固定翼无人机产品组装步骤由其生产单位确定，在不影响飞行性能的前提下，部分组装顺序可适当调整，并且不同的固定翼无人机产品，其组装步骤可能会要求两个或两个以上的系统并行组装。11目录第一节固定翼无人机组装概述第二节固定翼无人机平台的组装第三节固定翼无人机动力系统的组装12二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接固定翼无人机的平台通常包括机翼、机身、尾翼和起落架等，控制舵面通常包括副翼、升降舵和方向舵等。组装过程主要是机翼与机身的连接、尾翼与机身的连接、起落架与机身的连接。各部分之间的对接原则、对接接头的位置和数量取决于机翼的结构受力形式和机翼的尺寸。1、机翼与机身的连接机翼与机身的连接结构形式与机翼相对机身的位置、机翼受力结构是否穿过机身以及机翼的结构形式有关。一般有下列几种配置情况。13二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接1、机翼与机身的连接1）机翼不贯穿机身的连接对于中翼不贯穿机身的配置情况，机翼与机身的加强框相连一般采用集中接头对接。集中连接接头形式如下：a）传递弦向阻力和水平弯矩b）传递垂直和展向力以及垂直弯矩和扭矩a）水平耳片叉耳连接形式b）垂直耳片叉耳连接形式1-机身框接头；2-翼梁接头叉耳连接形式a）螺桩式连接接头b）垂直耳片铰接接头c）齿垫式接头集中连接接头的几种形式14二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接1、机翼与机身的连接2）机翼贯穿机身的连接机翼贯穿机身主要指中央翼贯穿机身的结构形式，机翼的对称弯矩传入中央翼后在中央翼平衡，而机翼上的反对称弯矩、扭矩和剪力则通过接头传给机身。中央翼，全称中央翼盒，指机翼的中段，主翼就连接在此段上。在大型无人机上，中翼和机身结为一个整体，并连结发动机短舱及起落架。中央翼盒是连接左、右机翼成为完整机翼的盒形结构件，位于机身内。其主要功能如下。（1）作为左、右机翼的连接盒段，承受左、右机翼传来的升力、弯矩、扭矩等载荷；（2）作为机翼与机身的连接盒段，与机身载荷相平衡；（3）作为油箱使用。15二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接1、机翼与机身的连接2）机翼贯穿机身的连接中央翼与机身的连接形式有翼梁和框直接连接形式、翼梁和加强框过渡连接形式和嵌入式连接形式等几种。a）缘条直接连接b）角盒连接c）角盒连接d）整体连接1-梁缘条；2-立梁内支臂；3-立梁外支臂；5-传递阻力的接头；6-中央翼翼梁；7-盒形接头；8-框的连接接头翼梁和加强框直接连接16二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接1、机翼与机身的连接2）机翼贯穿机身的连接a）通过中、外翼汇交处的双叉耳接头和加强框连接b）翼梁与加强框通过过渡接头连为一体c）翼梁与加强框通过过渡接头连为一体d）翼梁下缘条与加强框连接1-梁缘条；2-翼梁前支臂；3-翼梁后支臂；4-单叉耳接头；5-双叉耳接头；6-机身框加强件翼梁和加强框过渡连接17二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接1、机翼与机身的连接2）机翼贯穿机身的连接、1-空心销；2-中央翼梁腹板；3-定位螺栓；4-前梁大锻件；5-侧肋腹板；6-中外翼梁腹板；7-机身框大锻件；8-塞子；9-地板；10-地板固定点；11-三角梁嵌入式连接18二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接2、尾翼与机身的连接2）机翼贯穿机身的连接尾翼垂直安定面和水平安定面的结构与机翼非常相似，也是由梁、桁条和肋构成骨架，外部铆接蒙皮构成。（1）某无人机垂直安定面与机身的连接：其前梁和后梁下部的接头分别与机身尾段两个加强隔框横梁上的接头用螺栓固定连接。（2）某无人机的全动平尾与机身的连接：为其主梁上的接头与固定在机身尾部隔框上的支架铰接。配重的作用是把平尾的重心前移到铰链轴线上，防止飞行中舵面在气流激励下发生颤振。1-垂直安定面；2-前梁连接接头；3-后梁连接接头垂直安定面与机身连接A向A1-固定在隔框上的铰接支架；2-全动平尾铰接接头；3-全动平尾；4-铰接轴承；5-配重；6-隔框全动平尾与机身的连接19二、固定翼无人机平台的组装1.大型无人机的组装连接2、起落架与机身的连接起落架通常固定在机身加强框和（或）纵梁上，可以采用起落架舱，它一般由垂直腹板、水平加强板和两端的加强框形成，起落架支点的开口周围用加强构件加强。20二、固定翼无人机平台的组装2.中型及以下无人机的组装连接中型及以下固定翼无人机，机翼与机身常用的连接形式主要有螺栓连接、卡扣连接，插销连接、橡皮筋捆绑、粘胶连接等。1、连接方式1）螺栓连接螺栓连接，是无人机组装中最常用的一种连接方式，其好处在于可以装拆方便，利于检修，可以增加预紧力防止松动，不会引起连接处材料成分相变。螺栓连接主要应用于机翼与机身的连接，尾翼与机身的连接，起落架与机身的连接。并且经常与其他连接方式配合使用。机翼与机身可采用直接螺栓连接，也可采用插销连接+螺栓连接的结构。a）直接螺栓连接b）插销和螺栓连接21二、固定翼无人机平台的组装2.中型及以下无人机的组装连接1、连接方式2）卡扣连接卡扣连接，是用于一个零件与另一零件的嵌入连接或整体闭锁的机构，通常用于塑料件的连接，其材料通常由具有一定柔韧性的塑料材料构成。卡扣连接最大的特点是安装拆卸方便，可以做到免工具拆卸，一般来说，卡扣连接需要与其他连接方式配合使用，连接较稳定。机翼与机身的卡扣连接。22二、固定翼无人机平台的组装2.中型及以下无人机的组装连接1、连接方式3）橡皮筋捆绑橡皮筋捆绑，是指用橡皮筋采用捆绑方式将机翼与机身连接并固定在一起，如图6-23所示。此方式常在轻微型无人机上应用，组装简便、拆装容易、重量轻是它的主要特点，但是此种方式在飞行中易损坏，且一旦损坏必须更换，无法修复。4）粘胶连接粘胶连接，是指直接用合适的粘胶，将无人机的相关部件粘接在一起的方式。该方式比较方便，价格也相对便宜。但用此种方法无人机稳定性差，易损坏，受温度影响较大，炎热天气下胶水易化开，导致模型不牢固而影响使用。23二、固定翼无人机平台的组装2.中型及以下无人机的组装连接2、组装要点1）机翼组装轻微型固定翼无人机的机翼组装一般分为左右两部分的连接，尾翼的组装方式与机翼类似。（1）机翼连接方式应符合要求，粘接，螺接等都应保证牢固可靠不松动。（2）安装后机翼的安装角、上反角及后掠角等应符合要求，一般安装上反角加强片，