| 标题 | V尾与全复合材料在单兵无人侦察机的应用 |
| 范文 | 张文祥 武耀罡 宋威 母婵媛 彭雪妍 摘要：本项目旨在制作一款V型尾翼全复合材料的单兵无人侦察机，且质量2千克左右，翼展1.6米。现在先进无人机多采用 V 型尾翼布局，如国内的 “翼龙”无人机及美国的“RQ4A 全球鹰”无人机等。V 形尾翼具有良好的隐身能力，独特的外形能有效降低雷达反射信号强度，同时有效减小了飞机的结构重量和飞行阻力。而复合材料最显著的特点是轻质高强，最大的优势是可设计性强。 关键词： V尾；全复合材料；单兵无人侦察机 无人机具有使用方便，机动性好，生存性强，伤亡风险小，性价比高，成本低，应用广泛等优点。现代战争領域的发展前景非常广阔。飞机的性能很大程度上取决于尾翼结构的设计。机翼设计的结果对整个飞机的疲劳断裂性能和气动弹性质量有很大影响。 目前，V形尾翼由于具有飞行阻力小，减重优势明显，隐身能力强等优点而备受关注。 1 研究目标 目前我们在V型尾翼全复合材料的单兵无人侦察机的设计中有以下目标： （1）V型尾翼布局的飞机整体设计，为了避免螺旋桨产生的气流对V型尾翼的影响，所以初步设定飞机为尾推式。还有主翼与V型尾翼面积的比例和相对位置的设定。 （2）研究V型尾翼的控制方式。 （3）全复合材料的制作工艺，目前设想采用三层夹心处理。 （4）侦查设备的搭载。 2 工作基础 我们已有该项目的前期制作探索和数据研究，制作过V型尾翼全复合材料的单兵无人侦察机的初步木质验证机。且该验证机具备一定的稳定运行性能，并为以后整个飞行器的可行性设计提供了依据和数据参数。 3 项目研究内容 飞机的整体结构：高级无人机通常使用复合材料作为整体。对于复合材料的设计，涉及连续变量和离散变量。设计变量很多，难以解决复合材料的优化设计问题。最后，调整了飞机的细节，包括全身防振等，以实现飞行过程中稳定的飞行并提高实用价值。 机翼和V尾结构：本无人机的核心研究课题之一是机翼和V尾结构。首先，从结构上来说，机翼采用插拔式设计，既保证了无人机机翼的强度，又增强了无人机的便携性。尾翼采用V型尾翼结构，具有V型尾翼的优点，减小尾翼的尺寸。飞机理想的整体空气动力学形状，包括机身，机翼，尾翼和其他控制面的协调和平衡，有助于实现短程起飞和着陆以及重载性能。同时，无人机模块的可拆卸性为个别设备提供保护。 4 主要创新点 （1）飞机整体布局的特点，紧凑型设计，性能稳定。（2）模块化的可拆卸设计，提高便携性。（3）全复合材料的制作工艺，目前设想采用三层夹心处理。 5 设计成果 5.1 加装云台和相机以及实时图像传输系统 可以在地面端看到实时图像数据传输，云台手通过操控云台改变摄像头的位置，通过第一视角感受飞机的姿态、速度等参数，报告驾驶员，然后修改飞行姿态和航向。 5.2 机型可以应用于航测 加大翼展与机身强度就可以挂载航测装备，进行航测，机型飞行平稳。 5.3 优秀的机翼 采用的玻璃钢复合机身，确保了机身强度，通过换样树枝。机翼中预埋碳管，防止飞机在飞行过程中机翼不稳定，影响飞行性能。机翼与机身利用高质量碳管连接，在机身和机翼的连接处用纤维胶封合，在可迅速拆卸的情况下保证了飞机的机身强度。 5.4 加装了投水装置，模拟了战场上的军事用途 投水装置设计了独立的投水仓，在此机的机翼的重心线处，保证在投水之后，仍可以很平稳地飞行，投水仓。 5.5 优化了气动布局，使用了更适合低速的小型无人机的翼型 高速翼型在小型无人机中无法应用，小型无人机的出现就是为了降低速度执行任务，只有使用合适的翼型才能达到想要的目的。 5.6 使用了舵面操控系统和动力系统分开的设计。 动力系统和舵面供电系统分为两部分，在飞行过程中如果出现动力不足或者空中动力停车的状况下，仍可以通过操控升降舵和V尾的混控滑翔降落。 5.7 一体化的云台和投水装置 云台利用标准舵机的扭力实现了可收放的功能，一体化的云台和投水装置可以实现迅速拆卸更换。 6 实用性调研 无人机是通过对现有机型美国“沙漠鹰”侦察机的模仿和改进，实现了将“沙漠鹰”的长处应用于小型无人机，无人侦查机采用V形尾翼，它既可以起垂直尾翼的作用，也可以起水平尾翼的作用。 而且这个尾翼大仰角可控性很好。V尾翼方便其投入到军用市场还，有利于隐身性能的提高。V形尾翼是为了减小浸湿面积，与常规平尾和垂尾上对应的力是V型尾翼上的力在水平和垂直方向的投影。NACA研究表明，要获得满意的操稳性，V尾的尺寸需增大到其面积大约与所需的平尾和垂尾分开时的面积的总和相等，且操纵动作复杂，不过干扰阻力可以较低。 飞行实测，在2015年全国航空航天模型锦标赛对地侦察项目中获得了全国亚军，充分验证了此机型虽然存在一些不足之处，但整体仍然是很优秀。 |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。