无人机的基本结构课件

第二章无人机结构与系统第二章 无人机结构与系统2目录第一节无人机结构与系统概述第二节无人机的基本结构第三节无人机动力系统第四节无人机控制站与飞行控制系统第五节无人机通信导航系统第六节无人机任务载荷系统与发射回收系统目 录第一节 无人机结构与系统概述第二节 无人机的基3一、无人机结构与系统概述无人机结构与系统主要包括无人机、动力系统、控制站、飞行控制系统、通讯导航系统、任务载荷系统和发射回收系统等。无人机，按飞行平台构型的不同可分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机、伞翼无人机、扑翼无人机和无人飞艇等.动力系统，提供无人机飞行所需动力。控制站，监测和控制无人机。飞行控制系统，保证无人机姿态稳定和控制。通信导航系统，保证遥控指令准确传输，保证信息反馈的可靠性、精确性、实时性及有效性。任务载荷系统，实现无人机飞行要完成的特定任务。发射回收系统，保证无人机顺利升空以及安全着陆。一、无人机结构与系统概述无人机结构与系统主要包括无人机、动力4一种典型的无人机系统一种典型的无人机系统5目录第一节无人机结构与系统概述第二节无人机的基本结构第三节无人机动力系统第四节无人机控制站与飞行控制系统第五节无人机通信导航系统第六节无人机任务载荷系统与发射回收系统目 录第一节 无人机结构与系统概述第二节 无人机的基6l固定翼Fixed-wing无人机平台 由动力装置推力或拉力，由机体上固定的机翼产生升力，重于空气的无人航空器。一、固定翼平台固定翼Fixed-wing无人机平台一、固定翼平台7二、无人机的基本结构固定翼无人机大多数都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个部分组成，其基本结构如图。1.固定翼无人机的基本结构1-螺旋桨；2-副翼；3-垂直尾翼；4-水平尾翼；5-机翼；6-起落架二、无人机的基本结构1.固定翼无人机的基本结构1-螺旋桨；28二、无人机的基本结构1.固定翼无人机的基本结构二、无人机的基本结构1.固定翼无人机的基本结构9二、无人机的基本结构1.机翼（Wings）功能：产生无人机飞行所需要的升力。组成翼梁：承受弯矩（缘条）和剪力（腹板）纵墙：与蒙皮形成封闭的合段承受扭矩，与机身连接方式为铰接桁条：铝合金挤压或板材弯制而成，与翼肋相连并且铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力更好的承受机翼的扭矩和弯矩翼肋：包括普通翼肋和加强翼肋蒙皮：承受局部空气动力和形成机翼外形1.固定翼无人机的基本结构1-接头；2-加强肋；3-翼梁；4-前墙；5-蒙皮；6-后墙；7-翼肋；8-桁条二、无人机的基本结构1.机翼（Wings）1.固定翼无人机的10机翼产生升力。机翼产生升力。机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼。机翼还用于安装机翼还用于安装发动机、起落架发动机、起落架及其轮舱、油箱。及其轮舱、油箱。二、无人机的基本结构机翼产生升力。机翼还用于安装发动机、起落架及其轮舱、油箱。二11机翼的分类上单翼上单翼下单翼下单翼中单翼中单翼二、无人机的基本结构机翼的分类上单翼下单翼中单翼二、无人机的基本结构12机翼的分类双翼机双翼机多单翼多单翼单翼机单翼机二、无人机的基本结构机翼的分类双翼机多单翼单翼机二、无人机的基本结构13二、无人机的基本结构2.机身（Fuselage）功能装载、安装基础。组成蒙皮：与机翼蒙皮作用相似；桁条：与机翼桁条作用相似；桁梁：作用与翼梁相似；隔框：作用与翼肋相似。1.固定翼无人机的基本结构1桁梁；2桁条；3蒙皮；4加强隔框；5普通隔框二、无人机的基本结构2.机身（Fuselage）1.固定翼无14装载设备、燃料、武器等。装载设备、燃料、武器等。将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一个整体将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一个整体。二、无人机的基本结构装载设备、燃料、武器等。二、无人机的基本结构15二、无人机的基本结构3.尾翼（Empennage）功能：稳定和控制俯仰及偏转。组成 水平尾翼：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：由固定的垂直安定面及其后的可转动的方向舵组成。1.固定翼无人机的基本结构3-垂直尾翼；4-水平尾翼二、无人机的基本结构3.尾翼（Empennage）1.固定翼16操纵飞机的俯仰和偏转。操纵飞机的俯仰和偏转。是飞机稳定性的重要组成部分。是飞机稳定性的重要组成部分。尾翼平尾水平安定面升降舵垂尾垂直安定面方向舵二、无人机的基本结构操纵飞机的俯仰和偏转。尾翼平尾水平安定面升降舵垂尾垂直安定面17尾翼布局常规尾翼常规尾翼T T形尾翼形尾翼V V形尾翼形尾翼尾翼布局常规尾翼T形尾翼V形尾翼18二、无人机的基本结构4.起落装置（LandingGear）功能：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。组成 支柱：起支撑作用并作为机轮的安装基础。减震器：吸收着陆和滑跑冲击能量机轮：与地面接触支持无人机的重量，减少无人机地面运动的阻力，可以吸收一部分撞击动能有一定的减震作用收放机构：用于收放起落架以及固定支柱，飞行时可减少阻力1.固定翼无人机的基本结构1-收放动作筒；2-撑杆；3-机轮；4-铰链；5-减震支柱二、无人机的基本结构4.起落装置（Landing Gear）19起落装置用于飞机的起飞、起落装置用于飞机的起飞、着陆和滑行并支撑飞机。着陆和滑行并支撑飞机。飞机的前轮可偏转，用于地飞机的前轮可偏转，用于地面滑行时控制方向。面滑行时控制方向。飞机的主轮上装有各自独立飞机的主轮上装有各自独立的刹车装置。的刹车装置。二、无人机的基本结构起落装置用于飞机的起飞、着陆和滑行并支撑飞机。二、无人机的基20起落装置的分类后三点式前三点式二、无人机的基本结构起落装置的分类后三点式前三点式二、无人机的基本结构21起落装置的分类可收放式 固定式起落装置的分类可收放式 固定式2122二、无人机的基本结构5.动力装置功能：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。组成 在下节中详述1.固定翼无人机的基本结构二、无人机的基本结构5.动力装置1.固定翼无人机的基本结构23二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构无人直升机是由旋翼提供升力和推进力进行飞行。一般由主旋翼、机身、尾桨、起落装置、操纵系统、传动系统、电动机或发动机组成。1-机身；2-主旋翼；3-尾旋翼；4-操纵系统；5-动力系统；6-起落架二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构无人直升机是由旋24二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（1）主旋翼主要由桨叶和桨毂组成，是无人直升机最关键的部位，既产生升力，又是无人直升机水平运动的拉力的来源，旋翼旋转的平面是升力面也是操纵面。1-桨叶；2-桨叶摇臂；3-桨毂；4-拨杆；5-变距拉杆；6-外环二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（1）主旋翼1-25二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构旋翼的结构形式：指浆叶与桨毂的连接方式四类：全铰式旋翼、半铰式旋翼、无铰式旋翼、无轴承式旋翼二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构旋翼的结构形式：26类型：1）单桨+尾桨无人直升机二、无人机的基本结构类型：二、无人机的基本结构27二、无人机的基本结构二、无人机的基本结构28无人机的基本结构课件29二、无人机的基本结构二、无人机的基本结构30二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（2）机身无人直升机机身与固定翼机身结构和功能类似。主要功能：装载燃料、货物和设备等，同时作为安装基础将各部分连成一个整体。机身具有承载和传力的作用，承受各种装载的载荷，还承受各类动载荷。（3）尾桨尾桨的主要作用是产生一个侧向的拉力/推力通过力臂形成偏转力矩，平衡主旋翼的反扭矩并且控制航向，相当于直升机的垂直安定面，可以改善直升机的航向稳定性提和提供一部分升力等。尾桨分为推式尾桨和拉式尾桨，尾桨拉力方向指向直升机的对称面，为推式尾桨；从对称面向外指为拉式尾桨。二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（2）机身（3）31二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（4）起落装置用于地面停放时支撑重量和着陆时吸收撞击能量的部件。结构形式有轮式、滑撬式和浮筒式。（5）操纵系统操纵系统是用来控制无人直升机飞行的系统。由自动倾斜器、座舱操纵机构和操纵线系等组成。无人直升机的垂直、俯仰、滚转和偏航四种运动形式，分别对应于操纵系统的总距操纵、纵向操纵、横向操纵和航向操纵。二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（4）起落装置（32二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构1-桨叶摇臂；2-拨杆；3-变距拉杆；4-旋转环；5-驾驶杆；6-油门总距杆；7-导筒；8-滑筒；9-内环；10-外环自动倾斜器二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构1-桨叶摇臂；233二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（6）传动系统在无人直升机中，发动机提供的动力要经过传动系统才能到达主旋翼和尾浆，从而使主旋翼旋转产生升力，尾旋翼旋转平衡扭矩。传动系统的主要部件由主减速器、传动轴、尾减速器和中间减速器组成。1-主减速器；2-传动轴；3-轴承支座；4-中间减速器；5-尾减速器；6-尾桨轴；7-附件传动二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（6）传动系统134二、无人机的基本结构3.多旋翼无人机的基本结构多旋翼无人机的基本结构一般由机架、动力装置和飞控等组成。1-电调；2-电池；3-飞控；4-桨叶；5-电机；6-机架二、无人机的基本结构3.多旋翼无人机的基本结构多旋翼无人机的35多旋翼飞机基本结构多旋翼飞机基本结构多旋翼飞机基本结构多旋翼飞机基本结构五大部分：动力系统、控制系统、导航系统、图传系统、任务系统五大部分：动力系统、控制系统、导航系统、图传系统、任务系统五大部分：动力系统、控制系统、导航系统、图传系统、任务系统五大部分：动力系统、控制系统、导航系统、图传系统、任务系统二、无人机的基本结构多旋翼飞机基本结构五大部分：动力系统、控制系统、导航系统、图36二、无人机的基本结构1.机架是多旋翼无人机的机身，其他结构的安装基础，起承载作用。根据旋翼轴数的不同，可分为三轴、四轴等。根据发动机个数分有三旋翼、四旋翼等。轴数和旋翼数一般情况下是相等的，但也有特殊情况，比如三轴六旋翼。1）机架材质（1）塑料：价格比较低廉，比较适合初学者。（2）玻璃纤维：相比塑料机架，玻纤强度高、重量轻、价格贵，中心板多用玻纤，机臂多用管型。（3）碳纤维：相比玻纤机架，强度更高、价格更贵。（4）铝合金/钢：适合自己制作。3.多旋翼无人机的基本结构二、无人机的基本结构1.机架3.多旋翼无人机的基本结构37二、无人机的基本结构2）机架布局常见的机架布局有X型、I型、V型、Y型和IY型等3.多旋翼无人机的基本结构二、无人机的基本结构2）机架布局3.多旋翼无人机的基本结构38二、无人机的基本结构3）机架轴距轴距是机架最重要的数据指标，它是指对角线两个电机或者桨叶中心的距离，单位为毫米（mm）四轴250：表示对角线电机中心的距离为250毫米3.多旋翼无人机的基本结构四轴250二、无人机的基本结构3）机架轴距3.多旋翼无人机的基本结构四39二、无人机的基本结构2.动力装置1）电池主要为无人机提供能量，无人机多采用锂聚合物电池。2）电调（ElectronicSpeedController，ESC），全称电子调速器。它的主要功能是将飞控板的控制信号进行功率放大，并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号，以控制电动机的转速；将电源电压转换为5V，为飞控板、遥控接收机供电；将直流电源转换为三相电源，为无刷电机供电。3）电机带动浆叶旋转使多旋翼无人机产生升力，通过对各电机转速的控制，可使多旋翼无人机完成飞行活动。4）螺旋桨旋转产生拉力或推力使无人机完成飞行活动。3.飞控稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行。3.多旋翼无人机的基本结构二、无人机的基本结构2.动力装置3.多旋翼无人机的基本结构