譯文--外文翻譯--無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用(節(jié)選自書(shū)籍）

1、<p><b>　　中文11500字</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯</p><p>　　題 目：__高精度低空三維傾斜攝影測(cè)量___</p><p>　　_ _無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)____________</p><p>　　學(xué)生姓名：___________ _________

2、_______</p><p>　　院 （系）：________飛行器學(xué)院_____________</p><p>　　專業(yè)班級(jí)：_____飛行器制造1603班_________</p><p>　　指導(dǎo)教師：_________ ____________</p><p>　　完成時(shí)間：______2016年3月15日__________

3、</p><p>　　文獻(xiàn)名稱（Unmanned Aircraft Systems UVAS Design, Development and Deployment ）</p><p>　　文獻(xiàn)中文名稱（無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用）</p><p>　　作者： Reg Austin</p><p>　　起止頁(yè)碼：91頁(yè)～112頁(yè) 127頁(yè)～

4、136頁(yè)</p><p>　　出版日期（期刊號(hào)）：2010 ISBN (978-7-118-08093-3)</p><p>　　出版單位：A John Wiley and Sons, Ltd., Publication</p><p>　　Unmanned Aircraft Systems UVAS Design, Development and Deploym

5、ent</p><p>　　1.無(wú)人機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)第6章）</p><p>　　無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，尤其是空中部分與有人機(jī)一樣有相似目標(biāo)，即達(dá)到所要求的性能，并具有完整性和可靠性，食全壽命費(fèi)用（即最初的采購(gòu)費(fèi)用加上使用費(fèi)用）最低。因此，設(shè)計(jì)研制的程序步驟基本相似，總體上使用類(lèi)似的技術(shù)。但是兩者之間存在差異，主要體現(xiàn)在：</p><p>　　電子飛行控制系統(tǒng)更輕，需要的

6、空間更小；無(wú)人機(jī)的電子飛行控制系統(tǒng)能夠接受遙控指令；按照預(yù)先規(guī)劃的飛行剖獲資助的進(jìn)行飛行控制。</p><p>　　無(wú)人機(jī)主要攜帶偵察任務(wù)載荷，而不是較重的武器、乘客或貨物等載荷。</p><p>　　小的結(jié)構(gòu)和機(jī)械裝置具有明顯的尺度效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，如果將該特點(diǎn)應(yīng)用與無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中，可以設(shè)計(jì)出更輕的飛機(jī)。</p><p><b>　　1.1尺度效應(yīng)</b&g

7、t;</p><p>　　迄今為止，無(wú)人機(jī)相對(duì)于有人機(jī)來(lái)說(shuō)重量更輕一些，相關(guān)情況如圖6.1所示。</p><p>　　根據(jù)起飛總重量（AUM），有人急大小變化從最小的340kg的Titan Tornado單座飛機(jī)，到590000kg的空客A380和640000kg的安特諾夫·安225。</p><p>　　無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的飛機(jī)具有較小的重量，從6kg的Rap

8、hael Skylight 飛機(jī)到12000kg的諾斯羅普·格魯曼的“全球鷹”無(wú)人機(jī)（見(jiàn)第4章）。根據(jù)重量，最小的固定翼無(wú)人機(jī)比相應(yīng)的最小的有人機(jī)要請(qǐng)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。</p><p>　　旋翼飛機(jī)也有類(lèi)似的情況，有人旋翼飛機(jī)的質(zhì)量從623kg的Robinson R22 到97000kg的米12直升機(jī)；對(duì)應(yīng)的無(wú)人旋翼飛機(jī)，其重量變化從EADS Scorio 的20kg的到Schiebel Camcopter的

9、200kg。</p><p>　　圖6.1也給出了較重的無(wú)人直升機(jī)，它是最早的無(wú)人直升機(jī)。Gyrodyne DASH海軍無(wú)人機(jī)（途中沒(méi)有給出）重達(dá)1430kg。但是，后兩種無(wú)人直升機(jī)，最初的設(shè)計(jì)是為了搭載乘客，后來(lái)改造成無(wú)人機(jī)，用于攜帶輕型武器。</p><p>　　圖中也沒(méi)有包括總起飛重量為1364kg的Bell Aerosystens公司的“鷹眼“無(wú)人機(jī)（見(jiàn)4.2.2節(jié)和圖4.14），

10、它是一種傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)布局。就重量而言，飛機(jī)為了獲得垂直和水平飛行能力，額外承載了一些設(shè)備。</p><p>　　可以看出，與固定翼無(wú)人機(jī)一樣，最輕的無(wú)人直升飛機(jī)相對(duì)于有人直升飛機(jī)而言，也輕兩個(gè)數(shù)量級(jí)。但是，與固定疑問(wèn)及不同，最重的無(wú)人直升機(jī)也無(wú)法與有人直升機(jī)重量相比。</p><p>　　當(dāng)然，還有更輕的固定翼和旋翼無(wú)人機(jī)在開(kāi)發(fā)中，重量可達(dá)0.5kg甚至更輕。但是，必須關(guān)注如此輕型飛機(jī)帶來(lái)的

11、尺度效應(yīng)，因?yàn)樗麄儾捎昧伺c主流飛機(jī)不一樣的的技術(shù)與結(jié)構(gòu)布局。例如一些微型無(wú)人機(jī)（MAV）使用柔韌的薄膜機(jī)翼。</p><p>　　一般情況下，在無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)使用“弗魯?shù)卤刃?yīng)”原理來(lái)確定不同尺寸大小飛機(jī)的效果。</p><p><b>　　弗魯?shù)卤刃?yīng)</b></p><p>　　例如，觀察者可以比較大象和老鼠或者天鵝和鷦鷯，魅族動(dòng)物

12、之間具有相同的基本構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)器官。但是，叫小動(dòng)物的肢體或翅膀運(yùn)動(dòng)頻率要大得多，大動(dòng)物的骨骼密度要比小動(dòng)物密度高，這些變化趨勢(shì)可通過(guò)一下邏輯的尺度分析來(lái)解釋。</p><p>　　定義：線性尺度比率La /Lm, = n（比例因子），其中a代表實(shí)際物體，m代表模型。對(duì)于一個(gè)模型系統(tǒng)，n=10代表了線性尺寸10倍、面積100倍于模型的全尺寸飛機(jī)。同時(shí)，實(shí)際系統(tǒng)與模型一樣工作與空氣密度為ρ、重力系數(shù)為g的環(huán)境中。<

13、;/p><p>　　由于加速度的數(shù)值為L(zhǎng)t^2，加速度g為常數(shù)，則t隨L^1/2而變化，根據(jù)以上分析，可以得到如下關(guān)系。</p><p>　　根據(jù)表中院子，對(duì)于中小型飛機(jī)，它與比其尺寸大10倍的飛機(jī)具有同樣的結(jié)構(gòu)布局，當(dāng)小飛機(jī)飛行速度為31.6m/s時(shí)，等效于大飛機(jī)以100m/s的速度飛行。</p><p>　　正如第4章所提及的，利用該原則，可以通過(guò)對(duì)小尺寸模型的全面

14、試驗(yàn)，有效確定實(shí)際全尺寸飛機(jī)的飛行特性，小尺寸模型通常采用無(wú)人的，低速飛行模式。利用模型飛機(jī)對(duì)后續(xù)改進(jìn)的飛機(jī)進(jìn)行飛行試驗(yàn)，相對(duì)于直接對(duì)新飛機(jī)進(jìn)行初始階段的真實(shí)飛行試驗(yàn)而言，費(fèi)用要低很多，風(fēng)險(xiǎn)也很小。這也是無(wú)人機(jī)技術(shù)拓展應(yīng)用的實(shí)例（圖4.29）。</p><p><b>　　1.2安裝密度</b></p><p>　　相對(duì)于具有同樣用途的有人機(jī)，無(wú)人機(jī)通過(guò)高密度的安裝（

15、飛機(jī)重量/體積），利用結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)的優(yōu)勢(shì)，使其尺寸和質(zhì)量明顯減少。</p><p>　　人的密度比飛機(jī)系統(tǒng)要小，但為人員提供活動(dòng)和工作空間去卻較大，結(jié)果降低了大多數(shù)輕型有人機(jī)的有效密度，使全系統(tǒng)總密度為0.1（即約為100kg/m^3）或更小。相比而言，無(wú)人機(jī)的電子和光學(xué)設(shè)備比整體系統(tǒng)的密度高，并能緊密安裝，僅需一些冷卻空間。電視成像系統(tǒng)或其他光電設(shè)備（類(lèi)似眼睛），自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)（類(lèi)似大腦）無(wú)線電和動(dòng)力設(shè)備

16、（通信等），以及無(wú)人機(jī)的輔助設(shè)備等,它們的密度約為0.7（700kg/m^3）。</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)，舵機(jī)，發(fā)電機(jī)等設(shè)備，雖然尺寸大小不一，但對(duì)有人機(jī)和無(wú)人機(jī)而言是相同的，密度為5-6（5000 kg/m^3-6000 kg/m^3），當(dāng)然還需一些空間用于冷卻和操作等。著陸裝置隨飛機(jī)類(lèi)型的不同而不同，有固定的或可收回的，輪式的或滑撬式的。垂直起降飛機(jī)的著陸裝置要輕于水平起降飛機(jī)。因此，對(duì)于著陸裝置，

17、沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。</p><p>　　像機(jī)翼、尾撐和尾翼等部件密度小，如典型的輕型飛機(jī)機(jī)翼，重量只占總重量的10%，其安裝密度低達(dá)25kg/m^3，該值隨飛機(jī)尺寸的增加而緩慢增加。與之相反，直升機(jī)選一系統(tǒng)也只占飛機(jī)總重量的10%，但其安裝密度從小型無(wú)人直升機(jī)的1200kg/m^3到大型有人直升機(jī)的4000kg/m^3。</p><p>　　燃油裝于軟性變形的郵箱內(nèi)，當(dāng)有相撞滿時(shí)，供油系統(tǒng)的

18、安裝密度為900 kg/m^3-1000 kg/m^3。它的承載將會(huì)增加包括機(jī)翼或機(jī)身在內(nèi)的總安裝密度。</p><p>　　飛機(jī)的實(shí)際安裝密度取決于其尺寸大小的結(jié)構(gòu)布局。以兩座Cessna 152輕型有人飛機(jī)為例，總起飛重量為700kg，總安裝密度約為120 kg/m^3。固定翼無(wú)人機(jī)如：“觀察者”，總起飛重量只有36kg，裝載有類(lèi)似電視監(jiān)視成像設(shè)備，其安裝密度約為200 kg/m^3。小型共軸旋翼無(wú)人機(jī)如“小

19、精靈”，其質(zhì)量為36kg，安裝密度約為600 kg/m^3。</p><p><b>　　1.3 空氣動(dòng)力學(xué)</b></p><p>　　飛機(jī)對(duì)氣流干擾的影響，以及飛機(jī)空氣動(dòng)力效率可以用飛機(jī)表面積與質(zhì)量的比率Λ來(lái)度量。飛機(jī)表面積越大，受到空氣動(dòng)力的干擾越大；飛機(jī)的質(zhì)量越大，其對(duì)施加力的慣性（反作用）越大。</p><p>　　利用比例定律可知，

20、表面積與質(zhì)量的比率Λ隨n/ρD 而變化，即線性尺度比率n除以安裝密度ρD 。也就是說(shuō)比率Λ將隨飛機(jī)尺寸減小而增大，隨安裝密度的增大而減小。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)一般比有人機(jī)小，在擾流中比大型有人機(jī)承受更嚴(yán)重的氣流干擾，但其不足可以通過(guò)提高無(wú)人機(jī)的安裝密度來(lái)補(bǔ)償。</p><p>　　通過(guò)減小機(jī)體和機(jī)翼的摩擦阻力，使翼型阻力達(dá)到最小值，就可以提高氣動(dòng)效率（利用飛機(jī)的阻力/重量之比來(lái)定量衡量，比值小、效率高，通常以空速為30m/

21、s時(shí)的阻力為參考）。另外，安裝密度低，飛機(jī)的氣動(dòng)效率高。</p><p>　　相對(duì)于同樣形狀的大型飛機(jī)，在低雷諾數(shù)NR 情況下，小型飛機(jī)的機(jī)翼和機(jī)體的摩擦阻力、翼型阻力較大。雷諾數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)，是流體慣性力和粘性力之比，常常用來(lái)定量衡量給定流體中兩種力的相對(duì)重要性。慣性力指更大量的下行流體會(huì)議更高的速度流過(guò)更長(zhǎng)的表面，在高NR 時(shí)，它是主要作用力。</p><p><b>　

22、　NR 的計(jì)算公式為</b></p><p>　　NR = λl /ν</p><p>　　式中：λ為氣流速度；l為特征長(zhǎng)度（即翼弦）；v為氣流的運(yùn)動(dòng)黏性，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下其值為1.47 × 10^?5 m2 /s（更多信息可參考文獻(xiàn)[1，2]等空氣動(dòng)力學(xué)書(shū)籍）。</p><p>　　低NR的表面啟動(dòng)阻力要大于高NR 的情況。無(wú)人機(jī)一般比有人機(jī)要小

23、，飛行速度較慢，因此無(wú)人機(jī)工作在低NR 狀態(tài)，受到的阻力較大。</p><p>　　流線型翼剖面的厚度與弦長(zhǎng)之比為15%的情況下，依據(jù)表面積，阻力系數(shù)隨雷諾數(shù)NR 變化曲線如圖6.2所示。途中數(shù)據(jù)來(lái)源于參考文獻(xiàn)6.2，它給出了變化趨勢(shì)的典型實(shí)例，原則上也適用于所有外表面。</p><p>　　大多數(shù)在產(chǎn)的無(wú)人機(jī)，從最大、對(duì)快的（“全球鷹”）無(wú)人機(jī)到最小的無(wú)人機(jī)（“黃蜂”Ⅲ），基于翼弦長(zhǎng)度和

24、近似最小功率，與個(gè)子的雷諾數(shù)NR是對(duì)應(yīng)的。最小無(wú)人機(jī)重量?jī)H有0.43kg，其阻力系數(shù)為最大無(wú)人機(jī)（“全球鷹”重量約為12000kg）的3倍。</p><p>　　對(duì)于較小的微型飛機(jī)，相對(duì)于飛機(jī)質(zhì)量，其產(chǎn)生的阻力較大（即5kg/m^2非常小的機(jī)翼載荷是必需的，以便手拋發(fā)射時(shí)獲得最小的飛行速度）。不好的方面是：在低NR時(shí)，獲得的最大升力系數(shù)比NR取通常值時(shí)或等的最大升力系數(shù)要小得多。</p><p

25、>　　微型無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)者面臨一個(gè)挑戰(zhàn)：在獲得滿意的空氣動(dòng)力特性的同時(shí)，把負(fù)面影響降低。其手段是通過(guò)以下工作的最大化來(lái)緩解不利的形式。</p><p><b>　　最大化安裝密度</b></p><p><b>　　最佳氣動(dòng)外形</b></p><p>　　針對(duì)更小的無(wú)人機(jī)，如質(zhì)量為100g微型無(wú)人機(jī)，建議對(duì)其空氣動(dòng)力學(xué)

26、進(jìn)行進(jìn)一步研究，以克服低雷諾數(shù)時(shí)飛機(jī)應(yīng)存在的問(wèn)題。</p><p>　　1.4結(jié)構(gòu)與機(jī)械裝置</p><p>　　對(duì)于小型無(wú)人機(jī)，通過(guò)充分的設(shè)計(jì)獲得較高的空氣動(dòng)力效率有一定的挑戰(zhàn)性，而有利的方面是小尺寸結(jié)構(gòu)和機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)容易。大型飛機(jī)的載荷比對(duì)應(yīng)的小型飛機(jī)高很多，要求采用大強(qiáng)度、高硬度的制作材料，遠(yuǎn)距離承受這些載荷，而不會(huì)出現(xiàn)彎曲、變形等承載問(wèn)題。</p><p>

27、　　當(dāng)輕型有人駕駛飛行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從覆蓋纖維材料管狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到基于輕型合金材料的硬殼式結(jié)構(gòu)時(shí)，承受作用在表層的直接載荷只要求使用非常薄的材料。為了阻止框架件表面的局部變形，增加了橫梁。有時(shí)，這樣的措施也不夠，為了應(yīng)對(duì)表面凹進(jìn)，有必要采用較厚的表層結(jié)構(gòu)材料，以抑制彎曲變形，但這將導(dǎo)致重量的增加。</p><p>　　低密度復(fù)合材料的出現(xiàn)緩和了該問(wèn)題，這種材料可以制作得較厚，但又不會(huì)增加飛機(jī)的重量。雖然最初的材料（如玻璃

28、纖維環(huán)氧樹(shù)脂蜂窩結(jié)構(gòu)）的硬度較小，橫截面的附加厚度足以彌補(bǔ)該缺陷，從而解決了表面變形的問(wèn)題。</p><p>　　這種技術(shù)可直接用于無(wú)人機(jī)，除了在有限空間中要承受較大的載荷的區(qū)域外，復(fù)合材料已經(jīng)在無(wú)人機(jī)構(gòu)造中成為主流。上述區(qū)域如起落架，通常有必要采用輕型合金或鋼材料。隨著材料的發(fā)展，例如碳纖維預(yù)侵料高溫?zé)釅撼尚筒牧?、塑料盒鋁合金的合成材料等的出現(xiàn)，上述部件使用的材料也將改變。</p><p&g

29、t;　　多數(shù)無(wú)人機(jī)得益于飛機(jī)載荷小，承受在和飛行距離短。這就減小了變形的概率，但仍然需要注意該問(wèn)題，以確保飛機(jī)具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能承受人力搬動(dòng)。</p><p>　　在起飛重量一定的條件下，飛機(jī)部件重量的減小，意味著可以攜帶更多的任務(wù)載荷或燃油（電池容量），也就是說(shuō)，相關(guān)任務(wù)可以有輕型、小型飛機(jī)完成。</p><p>　　一個(gè)飛機(jī)中幾個(gè)部件的相對(duì)重量可以通過(guò)比值來(lái)表示。</p>

30、<p>　　1.4.1 部件重量/起飛總重</p><p>　　這就是所謂的部件“重量比例”?！爸亓勘壤北磉_(dá)式由比例法則衍生而來(lái)，如下所示，它說(shuō)明飛機(jī)尺寸小，安裝密度高的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　式中：σ為安裝密度比（密度/小密度）；</p><p>　?。诪轱w機(jī)總重（N）；</p><p>　　KT 為由機(jī)翼幾何結(jié)構(gòu)確定的

31、常值，如機(jī)翼梯形度；</p><p><b>　　AR為機(jī)翼展弦比；</b></p><p>　　ρm為機(jī)翼材料密度；</p><p>　　fc為機(jī)翼材料可承受的直接壓力（N/m^2）；</p><p>　　t/c為機(jī)翼厚度與弦長(zhǎng)之比；</p><p>　　ω為機(jī)翼載荷（N/m^2）；</p

32、><p>　　VT為旋翼端點(diǎn)速度（m/s）；</p><p>　　p為旋翼的槳盤(pán)載荷（N/m^2）；</p><p>　　β0為旋翼槳片的椎旋角（rad）。</p><p>　　對(duì)于輕小型的飛機(jī)，這些表達(dá)式表明了結(jié)構(gòu)和機(jī)械中糧比例帶來(lái)的有點(diǎn)，以及如何使無(wú)人機(jī)的安裝密度更改，這些取決于材料的正確選擇和良好的設(shè)計(jì)。</p><p&

33、gt;　　1.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　在許多書(shū)中都對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有詳細(xì)描述，雖然它們都可用于無(wú)人機(jī)和有人機(jī)，但應(yīng)用中還是存在一點(diǎn)差異。無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多方面的要求，不僅僅是易于初始生產(chǎn)、費(fèi)用、壽命、可靠性、可達(dá)性和維修性等基本要求。</p><p>　　對(duì)于有人機(jī)，一些輔助設(shè)備必須具有可達(dá)性，要從機(jī)上實(shí)現(xiàn)科大，其余設(shè)備可通過(guò)飛機(jī)外部結(jié)構(gòu)上的分離面板實(shí)現(xiàn)可達(dá)性。但是，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)

34、度，硬度和氣動(dòng)潔度等影響要降到最低。對(duì)于無(wú)人機(jī)，尤其是較小的無(wú)人機(jī)，機(jī)上可達(dá)是不可行的。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)比較小，通過(guò)外部可以動(dòng)的蓋板實(shí)現(xiàn)可達(dá)也有某些限制。為了實(shí)現(xiàn)手的可達(dá)性，面板的大小要與周?chē)慕Y(jié)構(gòu)成比例，這將削弱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。對(duì)于有人機(jī)，解決方法是利用可以動(dòng)的承力表層式面板，這種封閉結(jié)構(gòu)可有效傳遞壓力，但對(duì)于小尺寸的面板，很難獲得這樣的效果。因此，除了較大型的無(wú)人機(jī)之外，一種更有效的方法是利用合適的復(fù)合材料和可自分離的模

35、塊構(gòu)建機(jī)體。</p><p>　　圖6.3給出了小型和中型無(wú)人機(jī)機(jī)身常用的模塊化構(gòu)建方法。玻璃纖維和適量的樹(shù)脂作為主材料，加強(qiáng)的部分采用硬塑料泡沫填充，并用碳纖維條包裹。</p><p>　　用碳制作蒙皮非常貴，并且碳的固有阻尼小，受突然撞擊容易破碎。與玻璃按一定比例混合，將會(huì)使其具有一定的阻尼，是一種實(shí)用可行的解決方法。盡管碳織物昂貴，但碳纖維條相對(duì)便宜，利用該方法制作的輕質(zhì)、高硬度、耐

36、用、便宜的結(jié)構(gòu)模塊，適合規(guī)模生產(chǎn)。</p><p>　　另一種材料的密度為碳/玻璃混合物的1/2，但硬度基本類(lèi)似，這就是由玻璃纖維或碳纖維加強(qiáng)的聚碳酸酯。它可以熱塑成型，制作結(jié)構(gòu)件的勞動(dòng)強(qiáng)度低于利用成型材料，該方法可用于升力面的制作。</p><p>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接件要求能夠?qū)⑤d荷分散到承力墊片或插口上，這些部件一般用輕質(zhì)合金，甚至鋼材料制成，具體材料根據(jù)連接處的受力情況確定。</

37、p><p>　　以上大多數(shù)方法可用于大型的HALE和MALE飛機(jī)的制造，但是，由于結(jié)構(gòu)面積大，載荷密度大，機(jī)翼和機(jī)身的蒙皮多采用較硬的碳化合物材料。為了獲得更大的硬度和柔韌度，可采用分層構(gòu)造法，即在兩層碳纖維或碳纖維和玻璃纖維混合物之間夾一層蜂窩狀尼龍。</p><p>　　新材料的不斷發(fā)展，給無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)了好處。對(duì)于新型無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)，合適的材料選擇是一個(gè)首先要面對(duì)的問(wèn)題，可從專業(yè)出版

38、物和材料生產(chǎn)者那里獲得一些有益的建議（見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5,6]）。</p><p>　　1.4.3 機(jī)械設(shè)計(jì)</p><p>　　依據(jù)硬度要求，一般小尺寸的效果要好，但其負(fù)面效果是保持精確地匹配公差比較困難。由于接合處的應(yīng)力提高，需要采取謹(jǐn)慎的疲勞處理措施；同時(shí)由于拐角處的半徑小，承力件安裝更為關(guān)鍵。建議連接件采用強(qiáng)東儲(chǔ)備系數(shù)高的材料，拐角處的半徑要比單純縮比尺寸大一些。</p>

39、<p>　　如圖6.4（a）所示，標(biāo)準(zhǔn)小型滾柱承力件的邊緣半徑的拐角處為0.5mm，相對(duì)于大半徑的類(lèi)似裝置，其局部應(yīng)力要大。一個(gè)可行的解決方法是使在拐角軸處的內(nèi)半徑取較大的值，并在承力件和軸套之間加一個(gè)墊塊，如圖6.4（b）所示。另一種方法是專門(mén)設(shè)計(jì)和制作大邊緣半徑的承力件，但這將會(huì)導(dǎo)致部件重量增加，造價(jià)提高。</p><p>　　1.4.4 磨損與疲勞</p><p>　　無(wú)

40、論設(shè)計(jì)中的機(jī)械系統(tǒng)是一種結(jié)構(gòu)件還是機(jī)械裝置，系統(tǒng)不僅要求能夠充分有效地完成賦予的功能，而且要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)可靠、連續(xù)地耕作，具體的時(shí)間長(zhǎng)短取決于工作要求，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)明確。</p><p>　　設(shè)計(jì)的部件要通過(guò)計(jì)算，確定其使用壽命、部件更換之前的使用時(shí)間，通常以磨損與疲勞小時(shí)來(lái)衡量。</p><p>　　受力表面的磨損率通?？梢愿鶕?jù)載荷-速度曲線進(jìn)行估計(jì)，部件在研發(fā)階段進(jìn)行測(cè)試，以確定其

41、使用壽命。在部件疲勞損壞之前，計(jì)算部件疲勞失效前的工作周期變化數(shù)，并給部件工作壽命估計(jì)增加適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備因子（見(jiàn)參考文獻(xiàn)[1,2]）</p><p>　　正如前面提到的縮比效應(yīng)，隨著無(wú)人機(jī)和部件尺寸的減小，其壽命周期會(huì)增加。對(duì)于小型無(wú)人機(jī)，由失效前的工作周期數(shù)決定的疲勞壽命比以小時(shí)衡量的工作壽命會(huì)早達(dá)到。但是在相同的比例效應(yīng)下，如果材料的載荷和壓力都較小，這種變化會(huì)反過(guò)來(lái)。</p><p>　

42、　選擇合適的材料是減少疲勞失效的一種重要手段。復(fù)合材料具有高的抗疲勞強(qiáng)度，用它代替輕型合金材料可以延長(zhǎng)機(jī)身的疲勞壽命。</p><p>　　某些部件完全棄用金屬材料可能還需要些時(shí)間，這些部件包括，發(fā)動(dòng)機(jī)、旋翼槳轂和傳動(dòng)系統(tǒng)等。因?yàn)檫@些部件除了載荷密度高外，還有高溫和高磨損等因素。</p><p>　　隨著小型飛機(jī)單位時(shí)間內(nèi)盈利的逐漸增大，如果這些飛機(jī)的疲勞壽命要求與大型飛機(jī)相當(dāng)，一些應(yīng)用就

43、應(yīng)該考慮使用鋼材料而不是輕質(zhì)合金，對(duì)于旋翼飛機(jī)更是如此。大多數(shù)鋼材料有一個(gè)受力極限，低于這個(gè)值，鐵質(zhì)材料就會(huì)有無(wú)限的疲勞壽命。采用輕合金材料不可能獲得這樣的效果。為了從輕質(zhì)合金材料上獲得較長(zhǎng)的疲勞時(shí)間（不是無(wú)限的），可在低承力的條件下應(yīng)用，如果采用鐵質(zhì)材料，部件會(huì)比較重。</p><p>　　在開(kāi)發(fā)階段，對(duì)于易磨損和疲勞的部件要進(jìn)行充分的測(cè)試，以確定其使用壽命。</p><p>　　1.4

44、.5 起落架設(shè)計(jì)（此部分主要介紹軍用無(wú)人機(jī)，因此譯文略）</p><p><b>　　1.4.6旋翼設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由前面的討論可知，無(wú)人機(jī)部件設(shè)計(jì)與有人機(jī)在細(xì)節(jié)上是不同的，尤其當(dāng)無(wú)人機(jī)部件小于有人機(jī)的對(duì)應(yīng)部件時(shí)，特別是比例效應(yīng)的影響。尺寸大小的差異會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)明顯不同。</p><p>　　直升機(jī)旋翼有關(guān)參數(shù)的比例就是

45、一個(gè)很好的例子。有前面提到的重量比例方程可知，直升機(jī)旋翼和傳統(tǒng)系統(tǒng)中元部件重量比例隨飛機(jī)設(shè)計(jì)總重（DGM）的平方根的不同而不同。通過(guò)分系統(tǒng)之間重量的折中，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)全系統(tǒng)優(yōu)化。</p><p>　　直升機(jī)旋翼的重量比例隨其直徑的增大而急劇增加 ，主要是由于大多機(jī)械部件要承受轉(zhuǎn)矩。旋翼翼尖速度受空氣動(dòng)力學(xué)因素限制，各種尺寸的旋翼其結(jié)構(gòu)想死。因此，單位功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會(huì)隨旋翼尺寸的增加而增加，同時(shí)，旋翼重量也比例增加。&

46、lt;/p><p>　　當(dāng)飛機(jī)的設(shè)計(jì)總重增加時(shí)，設(shè)計(jì)者會(huì)選擇限制旋翼直徑的增加以減少重量。但是，那將增加旋翼的槳盤(pán)載荷p，需求更大的動(dòng)力，進(jìn)而求一個(gè)更大更重的發(fā)動(dòng)機(jī)。旋翼重量隨尺寸大小的增加比率遠(yuǎn)大于發(fā)動(dòng)機(jī)重量隨功率增加的比率，因此發(fā)動(dòng)機(jī)與旋翼之間存在重量平衡。</p><p>　　最終，設(shè)計(jì)者為了使飛機(jī)的續(xù)航時(shí)間蠻子要求，選擇合適的槳盤(pán)載荷，并使旋翼和發(fā)動(dòng)機(jī)總重量最小。由圖6.13可知，有這

47、個(gè)趨勢(shì)：槳盤(pán) 載荷隨飛機(jī)總重的增加而增加，但長(zhǎng)航時(shí)飛機(jī)會(huì)低于這種變化趨勢(shì)。</p><p>　　1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　正如一首老歌所唱“生命離不開(kāi)音樂(lè)”，還應(yīng)加一句“飛機(jī)離不開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)”。</p><p>　　這種聲音預(yù)示著高技術(shù)的魅力，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)還不能滿足要求。飛機(jī)設(shè)計(jì)者已經(jīng)意識(shí)到發(fā)動(dòng)機(jī)而不是別的技術(shù)原因造成一些無(wú)人機(jī)新項(xiàng)目拖延、預(yù)算超值或被迫取

48、消。新型發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，再集成為一個(gè)可用動(dòng)力裝置要比機(jī)體的研發(fā)會(huì)費(fèi)更多的時(shí)間。</p><p>　　如果新型飛機(jī)和新發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)平行研發(fā)，最終發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)后完成，還有可能不滿足期望的的性能和可靠性。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者為了使其能夠工作，會(huì)改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)或使其輸出特性發(fā)生變化，而飛機(jī)是基于原來(lái)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)性能設(shè)計(jì)的，這樣就會(huì)造成新型發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)不匹配。</p><p>　　雖然飛機(jī)設(shè)計(jì)者很想嘗試在飛機(jī)

49、上使用最新技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是必須考慮新型發(fā)動(dòng)機(jī)是否能夠按時(shí)提供，是否能達(dá)到指標(biāo)要求。除非新型發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試臺(tái)上成功運(yùn)行100h以上，否則考慮使用這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)是不明智的。</p><p>　　如同其他飛機(jī)，無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)包括動(dòng)力、將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、再轉(zhuǎn)換為升力或推力的裝置等，如圖6.5所示。</p><p>　　動(dòng)力裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制和（或）功率輸出控制、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度控制等裝置，對(duì)于共定

50、義無(wú)人機(jī)，通常還包括發(fā)電機(jī)（旋翼飛機(jī)的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)用旋翼系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)代替，這樣確保即使在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，仍有可能可用）。</p><p>　　現(xiàn)絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中多數(shù)為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。</p><p>　　1.5.1 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)（譯文略）</p><p>　　1.5.2 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)（譯文略）</p><p>　　1.5.3

51、電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)推進(jìn)裝置、風(fēng)扇或旋翼。電能可由蓄電池、太陽(yáng)能光伏電池或燃料電池等提供。它們的突出優(yōu)點(diǎn)是：噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)中最低的，熱特征也是最小的。</p><p>　　當(dāng)前，只有微型和小型無(wú)人機(jī)由電池和電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。典型的例子由“沙漠鷹”無(wú)人機(jī)和“空中閃電”無(wú)人機(jī)，如第四章的圖4.23所示。</p><p>　　盡管電池

52、的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)已有了相當(dāng)大的進(jìn)步，對(duì)電池的供電要求不但由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，而且還有任務(wù)載荷和通信系統(tǒng)。因此，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間，飛行速度以及任務(wù)載荷和通信系統(tǒng)的能力都受到了限制。系統(tǒng)小而輕，能夠背負(fù)式運(yùn)輸，能夠在相對(duì)溫和的環(huán)境下工作。為了保證電力供應(yīng)，短距離使用，要攜帶必須的備份電池，并定期充電。</p><p>　　為了獲得持續(xù)的電力供應(yīng)，擴(kuò)展電驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的航程和能力，人們正在尋找其他方法。為了達(dá)到這個(gè)目的，并間隔無(wú)人

53、機(jī)系統(tǒng)的要求，正在研究開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能光伏電池和燃料電池。這兩種電池在無(wú)人機(jī)上都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但任然處于早起的試驗(yàn)階段，第27章將作進(jìn)一步的討論。</p><p>　　當(dāng)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于沒(méi)有豐富資料可供參考，無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)者需要參考多種因素。為了了解發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的適用性，有必要與多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商保持聯(lián)系，以便評(píng)估其產(chǎn)品的適用性。</p><p>　　1.5.4 動(dòng)力系統(tǒng)集成</p>&l

54、t;p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)僅是動(dòng)力系統(tǒng)的一部分，必須合理的安裝于靈活的基座上，方便調(diào)整。動(dòng)力系統(tǒng)包括啟動(dòng)裝置、供油、供電、控制、冷卻、還包括電量檢測(cè)、亞索、排氣系統(tǒng)、消聲系統(tǒng)（若需要）。發(fā)動(dòng)機(jī)的特性無(wú)疑確定了系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的復(fù)雜程度，將會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇。</p><p>　　另外，無(wú)人機(jī)中由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的功能部件，如交流發(fā)電機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等，也安裝在動(dòng)力系統(tǒng)中。</p><p>　　針對(duì)大型無(wú)人機(jī)

55、的大型發(fā)動(dòng)機(jī)，在很多情況下都伴隨配置有很多部件；而對(duì)于小型無(wú)人機(jī)的小型發(fā)動(dòng)機(jī)，就不是這樣，它的部件來(lái)源分散。對(duì)于小型無(wú)人機(jī)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)和化油器等一般不滿足小尺寸要求。。在20世紀(jì)80年代，ML航空公司被迫為其無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)和制造交流發(fā)電機(jī)和冷卻風(fēng)扇。但是這種狀況已經(jīng)由了改善，出現(xiàn)了分公司，可以提供合適的產(chǎn)品。</p><p><b>　　1.6 模塊化結(jié)構(gòu)</b></p>

56、<p>　　正如已經(jīng)討論的那樣，除了現(xiàn)成的可使用的部件外，模塊化結(jié)構(gòu)可使各個(gè)獨(dú)立的制造商和部門(mén)可以單獨(dú)檢驗(yàn)其模塊，這樣可以節(jié)約工廠的空間。根據(jù)工人的標(biāo)準(zhǔn)，由不同國(guó)家、不同提供商完成各自模塊的生產(chǎn)和測(cè)試，系統(tǒng)最終裝備由主承包商完成，整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)集成一體，在交付用戶之前，完成地面和空中飛行測(cè)試。</p><p>　　不同模塊的特性和詳細(xì)技術(shù)參數(shù)包含在其他章節(jié)，但他們必須在結(jié)構(gòu)上能夠集成一體。</

57、p><p>　　圖6.7給出了中程或近程固定翼無(wú)人機(jī)（HTOL）模塊的可能配置。模塊化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)介紹，該圖解釋了在這樣的飛機(jī)上如何實(shí)現(xiàn)模塊化。</p><p>　　觀察飛機(jī)的結(jié)構(gòu)布局可以看出，在飛機(jī)前段的主任務(wù)載荷上由一個(gè)可移動(dòng)的蓋子。不同類(lèi)型的任務(wù)載荷，或者發(fā)上故障時(shí)通過(guò)后面的固定裝置，可以完整的更換。所用結(jié)構(gòu)連接器插拔方便，電器連接件方便適用。機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備在控制站內(nèi)的監(jiān)視器上給出某些機(jī)

58、械連接和電器連接件是否正常。每個(gè)可更換的任務(wù)相對(duì)飛機(jī)質(zhì)心具有同樣的重力力矩，這樣人物載荷的更換對(duì)飛機(jī)質(zhì)心帶來(lái)的影響很小。</p><p>　　拆除任務(wù)設(shè)備或?qū)⑵渫袄?，就?huì)看到電子模塊，電子部件也可以拆裝，如果要在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，可將其整體搬出。類(lèi)似的，如果需要，通過(guò)拆卸結(jié)構(gòu)連接件、供油和控制連接件等，可拆卸動(dòng)力模塊。通過(guò)拆除結(jié)構(gòu)上的連接和控制連接，升力面模塊也是可更換的。由于翼尖部分在著陸或發(fā)射時(shí)易受到損壞，

59、因此建議外翼設(shè)計(jì)為單獨(dú)的模塊，與內(nèi)部其他模塊連接的電纜也是模塊的一部分。</p><p>　　對(duì)于大型無(wú)人機(jī)需要攜帶更多任務(wù)載荷如MALE型無(wú)人機(jī)，模塊化結(jié)構(gòu)不容易實(shí)現(xiàn)。典型MALE無(wú)人機(jī)內(nèi)部視圖如圖6.8所示。</p><p>　　圖6.10所示是“小精靈”無(wú)人機(jī)的實(shí)際模塊化結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)經(jīng)過(guò)廣泛的應(yīng)用驗(yàn)證，其模塊化結(jié)構(gòu)的價(jià)值已得到認(rèn)可。在所有類(lèi)型飛機(jī)中，同軸旋翼直升機(jī)最容易實(shí)現(xiàn)模塊

60、化的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。</p><p>　　根據(jù)示意圖可知，飛機(jī)包括四大模塊：</p><p><b>　　機(jī)體模塊</b></p><p><b>　　機(jī)械模塊</b></p><p><b>　　電子模塊</b></p><p>　　可更換的任務(wù)載荷模塊&

61、lt;/p><p>　　機(jī)體完全由復(fù)合材料構(gòu)造，它是一種樹(shù)脂增強(qiáng)的歐力纖維和碳纖維的混合物。目前，是四個(gè)模塊中最便宜的，它本質(zhì)上為龍骨結(jié)構(gòu)中間為一四角帶立柱的箱體結(jié)構(gòu)。機(jī)械模塊與每一個(gè)垂直支柱的上端相連，而四腿式著陸裝置的每一個(gè)支架插入每個(gè)垂直支柱的下端。</p><p>　　圓形機(jī)體的任務(wù)空間被四塊垂直分隔板分為4艙段，隔板作為安裝電子模塊和任務(wù)載荷模塊的支架，并將分別安裝一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的另外兩

62、個(gè)艙段隔離開(kāi)。由于飛機(jī)的俯視圖是對(duì)稱的，因此飛機(jī)無(wú)前后之分，能夠超人和一個(gè)方向飛行。單位了描述簡(jiǎn)單，常將裝載可更換任務(wù)載荷的段稱為“前端”。</p><p>　　為了平衡重量，任務(wù)載荷的對(duì)面是電子模塊。而機(jī)械模塊的變速箱占據(jù)中間箱體部分，旋翼傳動(dòng)軸從變速箱的中心上方伸出，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)分別占據(jù)了橫向兩個(gè)艙段。機(jī)體上表變完全由四塊可拆卸的蓋子覆蓋，這些蓋子構(gòu)成了機(jī)體的上表面，在狀態(tài)檢查或更換模塊時(shí)，取開(kāi)上蓋即可實(shí)現(xiàn)。&

63、lt;/p><p>　　這樣的結(jié)構(gòu)安排使機(jī)械模塊能夠承載機(jī)體的重量以及飛行中放置在箱-柱結(jié)構(gòu)頂部的部件，同時(shí)還能承載飛機(jī)降落時(shí)整個(gè)飛機(jī)通過(guò)立柱傳導(dǎo)給起落架的重量。這樣的設(shè)計(jì)理念使飛機(jī)具有重量輕、結(jié)構(gòu)費(fèi)用低、緊湊等特點(diǎn)，并且部件安裝密度相對(duì)較大。正事由于這些特性，在給定載荷和性能的條件下，相對(duì)于固定翼小型飛機(jī)來(lái)說(shuō)，無(wú)人直升機(jī)具有更小的尺寸。由于電子部件將會(huì)越來(lái)越小，未來(lái)這種趨勢(shì)還將繼續(xù)。</p><

64、p>　　2.無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷（文獻(xiàn)第8章）</p><p>　　2.1. 吊艙光電系統(tǒng)集成</p><p><b>　　2.1.1.安裝</b></p><p>　　光電系統(tǒng)可以按照以下三種方式中的一種或多種方式進(jìn)行安裝：</p><p>　　安裝在飛機(jī)前端的前視光電成像設(shè)備主要用于防撞，前向攝像頭及其驅(qū)動(dòng)模塊安裝在

65、轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)完成對(duì)地面的觀察。觀察范圍用視場(chǎng)仰角來(lái)描述，垂直向下為仰角起始角，朝前、朝上的變化，甚至達(dá)到水平線以上，有時(shí)鏡頭還可以朝上、朝后（為負(fù)值）變化。為了完成占察監(jiān)視任務(wù)，轉(zhuǎn)臺(tái)在方位上有一個(gè)變化范圍，并具有滾轉(zhuǎn)能力，以保持圖像穩(wěn)定。</p><p>　　一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的吊艙安裝在機(jī)腹下面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面方位360°范圍的偵查監(jiān)視，將俯仰和滾轉(zhuǎn)可變化的攝像頭及其驅(qū)動(dòng)模塊安裝在吊艙內(nèi)。</p>

66、;<p>　　一些系統(tǒng)只適用于特定旋翼飛機(jī)，如坎蒂爾CL84、ML航空公司的“小精靈”，它們可以均勻的進(jìn)行水平觀測(cè)，這類(lèi)飛機(jī)本身就是飛行的轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)飛機(jī)本身的旋轉(zhuǎn)，可以獲得方位360°的觀測(cè)，其上再裝載俯仰、滾轉(zhuǎn)可變化的攝像頭。</p><p>　　有些任務(wù)要求飛機(jī)同時(shí)采用（1）和（2）兩種安裝方式，但是平滑對(duì)稱的直升機(jī)（PSH）一般很少采用這兩種安裝模式，不過(guò)未來(lái)有可能出現(xiàn)這兩種安裝模式

67、。</p><p><b>　　2.1.2集成</b></p><p>　　傳感系統(tǒng)除了在物理上集成以外，任務(wù)載荷設(shè)計(jì)和集成還要滿足處理功能的需要，以檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。大多數(shù)情況下，要求與飛機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)集成在一起，以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，保持傳感器現(xiàn)場(chǎng)軸線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；在軍事應(yīng)用或手機(jī)法律證據(jù)等應(yīng)用過(guò)程中，需要將圖像與地圖信息進(jìn)行并聯(lián)，并在記錄的圖像上添加位置、時(shí)

68、間信息。</p><p>　　圖8.2給出了模式（1）的安裝實(shí)例，他是航空航天軌道器公司無(wú)人機(jī)承載的Controp任務(wù)載荷，它采用前端安裝，并在感知偵查的圖像上疊加了位置、時(shí)間信息。</p><p>　　目前有一些生產(chǎn)商可以提供多種不同類(lèi)型的光電任務(wù)在和系統(tǒng)，本書(shū)不可能逐一詳細(xì)介紹這些系統(tǒng)，這些信息可從生產(chǎn)廠家那里獲得，圖8.3給出了一小部分帶有吊艙的光電任務(wù)載荷系統(tǒng)，包括其尺寸，它們可用

69、于小型，中近程無(wú)人機(jī)上。</p><p>　　與這些系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：</p><p>　　Controp公司提供了多種單傳感器、輕型任務(wù)載荷，可以分別進(jìn)行替換，D系列可以用U系列，以及U-Z系列中的熱成像傳感器替換。所以傳感器可采用前端安裝或腹部安裝。</p><p>　　兩種用于中高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的任務(wù)載荷如圖8.4所示。</p><p&

70、gt;　　這些載荷功能多，重量也較大，其相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。</p><p>　　這兩種吊艙提供了許多可供選擇的設(shè)備，給出的這些數(shù)據(jù)只是一個(gè)例子，圖8.4給出了一種典型的Wescan吊艙，安裝在通用原子公司“捕食者”無(wú)人機(jī)的下部。</p><p>　　作為（3）模式安裝平滑對(duì)稱直升機(jī)（PSH）的例子，圖8.5給出了一種ML航空公司的“小精靈”無(wú)人機(jī)。去掉罩子和屏蔽窗，“小精靈”無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷內(nèi)

71、部的組成結(jié)構(gòu)如圖8.6所示。</p><p><b>　　2.1.3穩(wěn)定性</b></p><p>　　無(wú)論什么類(lèi)型的成像設(shè)備，采取前端安裝還是吊艙安裝模式，為了獲得高質(zhì)量圖像，視場(chǎng)軸線都要求在一定的視場(chǎng)角范圍指向要求的區(qū)域，并保持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)的方法是在穩(wěn)定系統(tǒng)控制下，驅(qū)動(dòng)吊艙或轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　視場(chǎng)越小，要求視場(chǎng)軸保持穩(wěn)

72、定的精度也越高，視場(chǎng)軸的穩(wěn)定要求能夠補(bǔ)償飛機(jī)機(jī)動(dòng)和空氣擾流對(duì)飛機(jī)的擾動(dòng)，最好保持三軸穩(wěn)定。</p><p>　　保持視場(chǎng)軸線穩(wěn)定的基本方法由兩種：</p><p>　?。?）成像組件安裝在帶有姿態(tài)和速率傳感器的穩(wěn)定平臺(tái)上。</p><p>　?。?）成像組件個(gè)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，并受姿態(tài)傳感器遙控。</p><p>　　在方法（1）中，成像載荷及其

73、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝在一個(gè)平臺(tái)上，平臺(tái)利用陀螺保持水平穩(wěn)定，偏離水平方向的任何運(yùn)動(dòng)都能快速地被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)修正。成像設(shè)備的視場(chǎng)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，保持要求的指向。</p><p>　　該系統(tǒng)的不足之處是在更換任務(wù)載荷時(shí)，需要更換穩(wěn)定平臺(tái)，或者要求對(duì)每一種任務(wù)載荷的不同質(zhì)量進(jìn)行有效控制，以確保平臺(tái)在不用狀態(tài)下，都具備正確的功能。對(duì)于后一種方法，更換載荷花費(fèi)的時(shí)間要遠(yuǎn)大于方法（2），而且這兩種方法的成本都比方法（2

74、）高。</p><p>　　方法（2）中所有系統(tǒng)都包含在可更換的，帶有轉(zhuǎn)向的任務(wù)載荷模塊，并固定基座模塊上，如果系統(tǒng)俯仰和方位的支點(diǎn)合適，該支點(diǎn)可用于驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)方向的視場(chǎng)軸，并保持穩(wěn)定，以獲取穩(wěn)定的“水平”圖像。來(lái)自于飛機(jī)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的姿態(tài)數(shù)據(jù)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。</p><p>　　方法（2）的優(yōu)點(diǎn)是可以快速更換任務(wù)載荷，比方法（1）的造價(jià)低，但是，它適合用于抗擾流能力強(qiáng)的飛機(jī)上，這是因?yàn)轱w機(jī)

75、在飛行過(guò)程中遇到大的擾動(dòng)或突然的偏離航線，該類(lèi)任務(wù)載荷系統(tǒng)的反應(yīng)有一個(gè)滯后。</p><p><b>　　2.1.4圖像傳輸</b></p><p>　　如在第9章討論的那樣，來(lái)自各種任務(wù)載荷的桐鄉(xiāng)或數(shù)據(jù)必須發(fā)送到控制站或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的其他地方，一般采用無(wú)線電傳輸方法。任務(wù)載荷中各種不同傳感器輸出的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換為無(wú)線電信號(hào)。不同的傳感器要求無(wú)線電傳輸?shù)膸挷煌?/p>

76、，數(shù)據(jù)通信速率也不同。隨著無(wú)人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的增長(zhǎng)，需要更多可用的無(wú)線電頻帶，它是一種稀缺資源。因此，根據(jù)實(shí)際可能，應(yīng)在無(wú)人機(jī)上對(duì)信號(hào)作盡可能多的處理，以減小對(duì)通信系統(tǒng)的要求。</p><p><b>　　3.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.1. J. H. Faupel and F. E. Fisher, Engineering Design. Wiley-I

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