飞行器(Flight Vehicle)是由人类制造、能飞离地面、在大气层内或大气层外空间(太空)飞行的机械飞行物。大气层内飞行的称为航空器,在太空飞行的称为航天器。航空器依据获得升力的方式不同分为两大类:
一类是轻于空气的航空器,依靠空气的浮力飘浮于空中,如气球、飞艇等;另一类是重于空气的航空器,包括非动力驱动和动力驱动两种类型。无人机系统飞行器平台主要使用的是重于空气的动力驱动的航空器。
01固定翼平台
固定翼平台即固定翼航空器平台,即日常生活中提到的「飞机」,是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机体上固定的机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。其结构通常包括机翼、机身、尾翼和起落架等。其中机翼和尾翼上有副翼、升降舵、方向舵、襟翼等控制舵面。操纵时,通过伺服机构改变各控制舵面位置及动力装置输出量,产生相应的控制力和力矩,使飞行器改变高度和速度,并进行转弯、爬升、俯冲、横滚等运动。
①机翼
固定翼飞行器产生升力的部件,机翼后缘有可操纵的活动面,一般靠外侧的叫副翼,用于控制飞机的滚转运动;靠内侧的则是襟翼,用于增加起飞着陆阶段的升力。
②机身
主要功能是装载人员、货物、燃料和任务设备等,同时它是其他结构部件的安装基础,用以将尾翼、机翼、起落架等连接成一个整体。
③尾翼
用来配平、稳定和操纵固定翼飞行器飞行的部件,通常包括垂直尾翼(垂尾)和水平尾翼(平尾)两部分。
④起落架
用来支撑飞行器停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件,一般由支柱、缓冲器、刹车装置、机轮和收放机构组成。
02旋翼平台
旋翼平台即旋翼航空器平台。旋翼航空器是一种重于空气的航空器,其在空中飞行的升力是由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的反作用获得的。现代旋翼航空器通常包括直升机、多轴飞行器和旋翼机三种类型。旋翼航空器的名称易与旋翼机混淆,实际上旋翼机的全称为自转旋翼机,是旋翼航空器的一种。
①直升机
直升机是一种由一个或多个水平旋转的旋翼提供升力和推进力而进行飞行的航空器。
②多轴飞行器
一种具有三个及以上旋翼轴的特殊直升机。其通过每个轴上的电动机转动带动旋翼转动从而产生升推力。
③旋翼机
自转旋翼机简称旋翼机,是旋翼航空器的一种。它的旋翼没有动力装置驱动,仅依靠前进时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力。
03动力装置
动力装置是航空器发动机以及保证发动机正常工作所必需的系统和附件的总称。无人机使用的动力装置主要有活塞式发动机、涡喷发动机、涡扇发动机、涡桨发动机、涡轴发动机、冲压发动机、火箭发动机、电动机等。目前主流的民用无人机所采用的动力系统通常为活塞式发动机和电动机两种。
①活塞式发动机
活塞式发动机也叫往复式发动机,由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成主要结构。活塞式发动机属于内燃机,它通过燃料在气缸内的燃烧,将热能转变为机械能。
进气系统是活塞式发动机的动脉,增压器是一种用于活塞式发动机的辅助装置,点火系统是用于点燃燃料-空气混合气的系统。活塞式发动机燃油系统由油箱、油泵、燃油过滤器、汽化器和燃油喷射系统组成。
②电动动力
轻型、小型无人机广泛采用的动力装置为活塞式发动机系统。而出于成本和使用方便的考虑,微型无人机中普遍使用的是电动动力系统。电动动力系统主要由动力电动机、动力电源、调速系统三部分组成。
动力电动机微型无人机使用的动力电动机可以分为两类:有刷电动机和无刷电动机。
动力电源主要为电动机的运转提供电能,通常采用化学电池来作为电动无人机的动力电源,主要包括:镍氢电池、镍铬电池、锂聚合物电池、锂离子动力电池。动力电动机的调速系统称为电调,全称电子调速器,
04导航飞控系统
导航飞控系统是无人机的核心系统之一。按具体功能又可划分为导航子系统和飞控子系统两部分。导航子系统的功能是向无人机提供相对于所选定的参考坐标系的位置、速度、飞行姿态,引导无人机沿指定航线安全、准时、准确地飞行。
①传感器
无人机导航飞控系统常用的传感器包括角速率传感器、姿态传感器、位置传感器、迎角侧滑角传感器、加速度传感器、高度传感器及空速传感器等,这些传感器构成无人机导航飞控系统设计的基础。
②飞控计算机
导航飞控计算机简称飞控计算机,是导航飞控系统的核心部件。从无人机飞行控制的角度来看,飞控计算机应具备如下功能:姿态稳定与控制;导航与制导控制;自主飞行控制;自动起飞、着陆控制。
③执行机构
无人机执行机构都是伺服作动设备,是导航飞控系统的重要组成部分。其主要功能是根据飞控计算机的指令,按规定的静态和动态要求,通过对无人机各控制舵面和发动机节风门等的控制,实现对无人机的飞行控制。
1.伺服执行机构类型主要分为:电动伺服执行机构、电液伺服执行机构和气动伺服执行机构。通常意义上的舵机即是一种电动伺服执行机构。
2.额定输出力矩:额定输出力矩是指在额定工作状态下,伺服作动设备输出的最大力矩。
3.输出行程:输出行程是指输入信号从最大到最小变化时,伺服作动设备在正反两个方向运动的位移量的总和。最大行程是对控制权限的一种限制。
05电力系统
为使无人机上各系统和设备正常工作,完成预定的功能,需要使用各种形式的能源。在无人机上使用的动力、测控、飞行控制与管理、导航、任务设备等系统都与电气系统有关。电气系统是无人机系统的一个重要组成部分,它的工作状态及运行质量将直接影响无人机和全系统的正常工作。
①任务设备分类
任务设备按用途分类,可以分为侦察搜索设备、测绘设备、军用专用设备、民用专用设备等。常用的侦察搜索设备有光电平台、SRA 雷达、激光测距仪等,而测绘设备则有测绘雷达、航拍相机等。
②重量控制
重量是无人机设计制造和运行中的一个重要因素,任务设备加装或更换时必须对相关内容加以重视。
③平衡、稳定性和重心
无人机的重心位置对其稳定性和安全性非常重要。重心是一个点,如果无人机被挂在这个点上,那么无人机就会在这点获得平衡。
④计算装载重量和重心
有很多方法来计算一架无人机的装载重量和重心,主要有计算法、图表法和查表;
图表法计算装载重量和重心的另一个方法是使用制造商提供的图表。
查表法的使用和计算法以及图表法具有相同的原理,信息和限制包含在制造商提供的表格里。
臻诚无人机培训机构,致力于为广大无人机爱好者提供专业、系统培训服务。臻诚无人机打造了完善的无人机实训室,无人机培训方案、无人机教学资源库......以精锐的师资力量,全方位的教学模式。真诚为每一个臻诚无人机学员的无人机飞行之路保驾护航。