第二章无人直升机总体设计PPT课件
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无人直升机的设计方案 无人机的设计与组装(完整版)
无人直升机设计方案前言—个简单的无人直升机被称为非线性控制技术的测试平台。
无人机直升机包括：１、先进的无线电遥控作为一项基本载体;２、一个简单的航空电子系统；３、地面支持系统。
航空电子系统包括一个小型的PC－104电脑系统和微机电系统（微机电系统）导航和惯性测量装置作为主要测量感应组件。
一对全双工收发器是用来给直升机和地面之间提供无线通信。
地面接收器和一个在地面的计算机系统形成一个支撑体系。
无人直升机是用来实现自动飞行的控制系统。
一、引言在过去几年里学术界无人飞行器（UAV）引起了极大的兴趣。
它可以服务于许多应用平台和纯学术研究。
作为一个有机动性和多功能性的学科，无人驾驶飞行器具有潜在军事以及在民用领域的科学意义。
许多世界各地的研究小组选择了无人机直升机作为学科研究方向，探索和测试先进的控制技术。
多样的方法如近似线性，神经网络和学习控制，已用于设计无人直升机的飞行控制规律。
提高自动着陆，悬停和自动飞行的性能。
我们的动机是为了发展一个无人直升机，作为一个试验平台验证我们提出非线性控制系统。
一个典型的无人机飞行器应包括以下基本组成部分：1）有引擎的飞行器以完成一些基本的飞行功能2）一个简单的航空电子系统实现自动飞行的控制系统。
这种系统应包括：a）一个机载计算机系统，以收集数据，以执行飞行控制，以及完成与地面系统的通信;b）必要的传感器来测量和控制信号用于驱动执行机构;c）通信系统，以提供无线通信，其中包含两个全双工收发器，一个是机载另一个是在地面上;d）一个机载电源系统;e）自动飞行控制系统。
3）地面支持系统，包括：a）一个全双工收发器提供飞机无线通信; b）计算机系统，以预先安排飞行路线，并收集飞行数据。
据悉，该无人机飞行上面列出的组件是比较简单的一种。
集成的无人驾驶直升机只是用于学术研究。
军用或商用无人机更为复杂。
在了解无人飞行器的基础上，我们设计并组装一个简单的原型无人直升机。
先进的无线电遥控玩具直升机被选择作为基本飞行器。
直升机的原理及分类ppt课件
精选ppt课件2021
2
§4.7 直升机
但是直升机的构造较飞机复杂，飞行 效率低，飞行品质差，速度低，振动和噪 声水平高，因而在航空运输上仅用于地形 复杂地区或地面交通拥挤的城市中心到其 他地区的特殊需要，和飞机相比，所占数 量比例很小。
精选ppt课件2021
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§4.7 直升机
二、直升机分类
直升机按构造可分为两大类 : 单旋翼带尾桨式 双旋翼式
精选ppt课件2021
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§4.7 直升机
直升机的速度远低于飞机的原因
直升机的飞行速度受到多种因素限制，首先 是旋翼直径很大，翼尖的线速度很高，在加上相 对气流的速度，高速飞行时很容易接近音速，桨 叶承担不了这样的阻力。此外由于旋翼的倾斜角 度不可能很大，发动机的功率一大部分用于提供 升力，提供拉力的比例不可能太大，因而直升机 的速度远低于飞机。迄今为止，直升机的最高飞 行速度也只有400km/h左右，直升机的速度通常在 300km/h以内。
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§4.7 直升机
3、操纵及性能 （3）
❖直升机的特点 1、直升机的速度远低于飞机。 2、直升机的耗油率比飞机高。 3、维护费用也高。 4、在飞行性能方面无法和飞机相比。 5、但使用场地灵活，对地形的适应性高。
直升机在通用航空中占有不可缺少的重要位 置，在复杂地形和拥挤城市区域的短途运输中也 发挥着很大作用。
§4.7 直升机
1、旋翼受力（水平铰）
旋翼的桨叶在运动中产生拉力(向上)其原理和机 翼相同，都是因空气流过翼面产生升力，但是它的运 动是绕轴旋转的，旋翼在旋转一圈时在迎风的半圈 (称为前行)和顺风半圈(后行)中桨叶的相对风速是不 同的，即迎风一半大，而顺风时小，因而会造成升力 不平衡，即前行桨叶升力大，这会使直升机倾斜，并 使桨叶根部产生交变弯矩，使桨叶加速损坏。为了解 决这个问题，桨叶和桨毂之间用一个水平铰链或是柔 性的连接起来，使桨叶可在旋翼平面上、下摆动，这 样由于铰链不传递垂直方向的力，从而使两边升力平 衡，这个铰链称为水平铰或挥舞铰。
旋翼无人机教学-ppT
（1）.结构区别：共轴式直升机与单旋翼带尾桨式直升机的主要区别是
采用上下共轴反转的两组旋翼用来平衡旋翼扭矩，因而不需要尾桨。
（2）.结构特点： 共轴式直升机一般采用双垂尾以增加直升机的航向
操纵和稳定性。
★由于没有尾桨，共轴式直升机消除了单旋翼直升机存在的尾 桨故障隐患与在飞行中因尾梁的震动和变形引起的尾桨传动 机构的故障隐患，从而提高了直升机的生存率
4.共轴双旋翼的平飞气动性与单旋翼的不同
在相同拉力和旋翼直径下，刚性共轴双旋翼的诱导阻力比单旋翼低 20%~30%。由于操纵系统部分和上下旋翼桨毂这些非流型形状部件的数 量和体积大于单旋翼直升机并暴露在气流中，因而共轴式直升机的废阻面 积大于单旋翼直升机。
共轴式直升机在悬停、中低速飞行时需要功率小于单旋翼直升机，随着速 度增加需要功率逐渐增大至大于单旋翼直升机，这一特性决定了共轴式直 升机有较大的实用升限、较大的爬升速度、更长的续航时间。而单旋翼直 升机则有较大的平飞速度、较大的巡航速度和飞行范围。
b.按结构形式分类：
旋翼航空器是一种重于空气的航空器，其在空中飞 行的升力由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的 反作用获得，与固定翼航空器为相对的关系。
现代旋翼无人机主要包括单旋翼带尾桨无人直升机、共轴 无人直升机以及进年来发展的多轴无人飞行器。
一.单旋翼带尾桨式无人直升机
1.认识 2.尾桨作用 3.单旋翼带尾桨式无人直升机的优缺点 4.旋翼的布局和工作参数选择 （1）旋翼的旋转方向 （2）从气动特性来的差异 5.尾桨的形式与布局 （1）尾桨的安装位置与旋转方向 （2）推式尾桨与拉式尾桨
二.共轴无人直升机
1.认识：共轴双旋翼直升机具有绕统一理论轴线一正一反旋转的上下两
幅旋翼，由于转向相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相 互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩，可实现航向操纵
采用上下共轴反转的两组旋翼用来平衡旋翼扭矩，因而不需要尾桨。
（2）.结构特点： 共轴式直升机一般采用双垂尾以增加直升机的航向
操纵和稳定性。
★由于没有尾桨，共轴式直升机消除了单旋翼直升机存在的尾 桨故障隐患与在飞行中因尾梁的震动和变形引起的尾桨传动 机构的故障隐患，从而提高了直升机的生存率
4.共轴双旋翼的平飞气动性与单旋翼的不同
在相同拉力和旋翼直径下，刚性共轴双旋翼的诱导阻力比单旋翼低 20%~30%。由于操纵系统部分和上下旋翼桨毂这些非流型形状部件的数 量和体积大于单旋翼直升机并暴露在气流中，因而共轴式直升机的废阻面 积大于单旋翼直升机。
共轴式直升机在悬停、中低速飞行时需要功率小于单旋翼直升机，随着速 度增加需要功率逐渐增大至大于单旋翼直升机，这一特性决定了共轴式直 升机有较大的实用升限、较大的爬升速度、更长的续航时间。而单旋翼直 升机则有较大的平飞速度、较大的巡航速度和飞行范围。
b.按结构形式分类：
旋翼航空器是一种重于空气的航空器，其在空中飞 行的升力由一个或多个旋翼与空气进行相对运动的 反作用获得，与固定翼航空器为相对的关系。
现代旋翼无人机主要包括单旋翼带尾桨无人直升机、共轴 无人直升机以及进年来发展的多轴无人飞行器。
一.单旋翼带尾桨式无人直升机
1.认识 2.尾桨作用 3.单旋翼带尾桨式无人直升机的优缺点 4.旋翼的布局和工作参数选择 （1）旋翼的旋转方向 （2）从气动特性来的差异 5.尾桨的形式与布局 （1）尾桨的安装位置与旋转方向 （2）推式尾桨与拉式尾桨
二.共轴无人直升机
1.认识：共轴双旋翼直升机具有绕统一理论轴线一正一反旋转的上下两
幅旋翼，由于转向相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相 互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩，可实现航向操纵
多旋翼无人机技术基础课件2
Re1
Re2
Cx
0
������
4．翼型的极曲线
把翼型升力特性和阻力特性结合起来，构成表示翼型升 力系数和阻力系数的关系曲线，称为极线。
从极线中还可以找出五个特征点：
①型阻系数最小值Cxmin点。 ②最有利状态点（Cy/Cx）max点。 ⑧最经济状态点（Cy3/2/Cx）max点。 ④升力系数最大点Cymax点。 ⑤零升阻力系数Cx0点。
翼型的主要类型（1）
翼型一般都有名称，是用设计者或者研究机构名字的缩写加上数字来 表示的。随着航空科学的发展，世界各主要航空发达的国家都设计出了大 量高性能的翼型，建立了各种翼型系列。美国有NACA系列，德国有DVL 系列，英国有RAE系列，俄罗斯有ЦΑΓИ系列等。这些翼型的资料包括几 何特性和气动特性，可供飞行器气动设计人员选取合适的翼型。
影响翼型空气动力的因素（3）
3．音障 音障是一种物理现象，当飞行器的速度接近音速时，将 会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成 震波的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音 速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后， 从飞行器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，这股震波如爆 炸一般，故称为音爆或声爆。 强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行 器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。而音障不单单仅 有声波，还有来自空气的阻力，对于多旋翼无人机旋翼而言 ，当旋翼桨叶桨尖接近1马赫时，桨叶前方急速冲来的空气 不能够像平常一样通过旋翼扩散开，于是气体都堆积到了旋 翼和机体的周围，产生极大的压力，也会引发出一种看不见 的空气旋涡，俗称“死亡漩涡”，这也被叫做音障，如果旋翼 和机体不作特殊加固处理，那么将会被瞬间摇成碎片。
多旋翼无人机飞行安全保障措施
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4．翼型的极曲线
把翼型升力特性和阻力特性结合起来，构成表示翼型升 力系数和阻力系数的关系曲线，称为极线。
从极线中还可以找出五个特征点：
①型阻系数最小值Cxmin点。 ②最有利状态点（Cy/Cx）max点。 ⑧最经济状态点（Cy3/2/Cx）max点。 ④升力系数最大点Cymax点。 ⑤零升阻力系数Cx0点。
翼型的主要类型（1）
翼型一般都有名称，是用设计者或者研究机构名字的缩写加上数字来 表示的。随着航空科学的发展，世界各主要航空发达的国家都设计出了大 量高性能的翼型，建立了各种翼型系列。美国有NACA系列，德国有DVL 系列，英国有RAE系列，俄罗斯有ЦΑΓИ系列等。这些翼型的资料包括几 何特性和气动特性，可供飞行器气动设计人员选取合适的翼型。
影响翼型空气动力的因素（3）
3．音障 音障是一种物理现象，当飞行器的速度接近音速时，将 会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成 震波的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音 速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后， 从飞行器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，这股震波如爆 炸一般，故称为音爆或声爆。 强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行 器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。而音障不单单仅 有声波，还有来自空气的阻力，对于多旋翼无人机旋翼而言 ，当旋翼桨叶桨尖接近1马赫时，桨叶前方急速冲来的空气 不能够像平常一样通过旋翼扩散开，于是气体都堆积到了旋 翼和机体的周围，产生极大的压力，也会引发出一种看不见 的空气旋涡，俗称“死亡漩涡”，这也被叫做音障，如果旋翼 和机体不作特殊加固处理，那么将会被瞬间摇成碎片。
多旋翼无人机飞行安全保障措施
直升机总体课程设计
直升机总体课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解直升机的基本结构、工作原理及分类。
2. 学生能够掌握直升机的主要性能指标及其影响因素。
3. 学生能够了解直升机在军事、民用领域的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够通过观察、分析，识别直升机的各种部件及其功能。
2. 学生能够运用所学知识，分析直升机性能与设计参数之间的关系。
3. 学生能够运用团队合作，设计并制作一个简易的直升机模型。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对直升机及其相关领域的兴趣，激发学生探索科学技术的热情。
2. 培养学生尊重和珍视团队合作，树立良好的团队协作意识。
3. 培养学生关注国家航空事业的发展，增强国家荣誉感。
课程性质：本课程为直升机相关知识的学习，结合理论教学与实践操作，以提高学生的理论素养和实际操作能力。
学生特点：学生处于好奇心强、动手能力逐渐提高的年级，对直升机有一定的兴趣，但相关知识体系尚不完善。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，引导学生在探究中学习，培养学生的创新精神和实践能力。
通过课程目标的分解，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 直升机概述- 直升机的定义、发展历史- 直升机的分类及特点2. 直升机基本结构- 机体结构、动力装置- 旋翼系统、尾桨系统- 起落架、飞行控制系统3. 直升机工作原理- 旋翼的空气动力学原理- 直升机的稳定性和操纵性- 直升机的主要飞行性能指标4. 直升机的应用领域- 军事应用：侦查、作战、救援等- 民用应用：交通、旅游、消防、医疗等5. 直升机设计与制作- 直升机设计原则与流程- 直升机模型制作方法与技巧- 团队合作与分工教学内容安排和进度：第一课时：直升机概述、基本结构第二课时：直升机工作原理、应用领域第三课时：直升机设计与制作（理论）第四课时：直升机设计与制作（实践）教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于直升机的基础知识、工作原理和应用领域等内容密切相关，旨在帮助学生构建完整的直升机知识体系，培养学生的实践操作能力。
无人直升机任务规划与控制系统课件
无人直升机任划与控制系
• 无人直升机概述 • 无人直升机任务规划 • 无人直升机控制系统 • 无人直升机任务规划与控制系统的挑战与
解决方案 • 案例分析
01
无人直升机概述
无人直升机的定义与分类
无人直升机定义
无人直升机是一种能够自动或远 程操控的飞行器，具有自主飞行、 导航、避障等功能，可用于军事、 民用等多种领域。
仿真能力强：MATLAB具有强大的仿真能力，可以对无 人直升机的各种任务进行模拟和验证。
可视化界面友好：MATLAB提供了丰富的可视化工具， 可以将任务规划和控制系统的界面变得更加直观和友好。
基于Arduino的无人直升机控制系统案例
总结词：低成本、易实现、适用于小型无人机
低成本：Arduino板卡的价格较为低廉，降低了无人直升 机控制系统的成本。
支持多种编程语言：ROS支持C、Python等多种编程 语言，方便开发人员根据需求选择合适的编程语言。
高度可扩展性：ROS具有丰富的功能模块和工具包，可 以根据需求进行定制和扩展。
开源性：ROS是开源的，可以免费获取和使用源代码， 方便开发人员进行二次开发和优化。
基于PIXHAWK的无人直升机控制系统案例
无人直升机控制系统的特点与优势
无人直升机控制系统的特点
无人直升机控制系统具有高精度、快速响应、稳定性好等特点。其中，高精度能够实现对无人直升机 的精确控制，快速响应能够及时处理突发情况，稳定性好能够保证无人直升机的飞行安全。
无人直升机控制系统的优势
无人直升机控制系统具有高效、灵活、经济等优势。其中，高效能够提高任务完成效率，灵活能够适 应各种复杂环境，经济能够降低成本。
无人直升机的动力学模 型具有非线性特点，给 控制系统设计带来挑战。
• 无人直升机概述 • 无人直升机任务规划 • 无人直升机控制系统 • 无人直升机任务规划与控制系统的挑战与
解决方案 • 案例分析
01
无人直升机概述
无人直升机的定义与分类
无人直升机定义
无人直升机是一种能够自动或远 程操控的飞行器，具有自主飞行、 导航、避障等功能，可用于军事、 民用等多种领域。
仿真能力强：MATLAB具有强大的仿真能力，可以对无 人直升机的各种任务进行模拟和验证。
可视化界面友好：MATLAB提供了丰富的可视化工具， 可以将任务规划和控制系统的界面变得更加直观和友好。
基于Arduino的无人直升机控制系统案例
总结词：低成本、易实现、适用于小型无人机
低成本：Arduino板卡的价格较为低廉，降低了无人直升 机控制系统的成本。
支持多种编程语言：ROS支持C、Python等多种编程 语言，方便开发人员根据需求选择合适的编程语言。
高度可扩展性：ROS具有丰富的功能模块和工具包，可 以根据需求进行定制和扩展。
开源性：ROS是开源的，可以免费获取和使用源代码， 方便开发人员进行二次开发和优化。
基于PIXHAWK的无人直升机控制系统案例
无人直升机控制系统的特点与优势
无人直升机控制系统的特点
无人直升机控制系统具有高精度、快速响应、稳定性好等特点。其中，高精度能够实现对无人直升机 的精确控制，快速响应能够及时处理突发情况，稳定性好能够保证无人直升机的飞行安全。
无人直升机控制系统的优势
无人直升机控制系统具有高效、灵活、经济等优势。其中，高效能够提高任务完成效率，灵活能够适 应各种复杂环境，经济能够降低成本。
无人直升机的动力学模 型具有非线性特点，给 控制系统设计带来挑战。
无人机总体设计
按平台构型分类
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2019/11/12
扑翼无人机视频
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1.4.2.2 无人机种类或型式选择：固定翼
1、常规飞机布局 与有人飞机的常规式布局类似，平尾和垂尾后置的布局，有时设计V形 尾代替平尾和垂尾。 但无人机的机身体积较小，动力系统通常为前置螺旋桨或涡轮（或冲压 ）喷气发动机。
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2019/11/12
航标 HB 6717
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2019/11/12
10
飞行性能要求：
续航时间 航程
飞行高度 飞行速度 本体尺寸 有效载荷质量 爬升率 经济性 可靠性 发射回收方式
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2019/11/12
1.4.2.1 无人机系统技术要求
• 根据任务确定，分正常任务载重和最大任务载重 • 需要在一定的环境适应性考虑航程指标，与任务信息传输能力有关 • 最大使用高度、巡航高度、最低飞行高度、使用升限 • 最大飞行速度，巡航速度、最小速度、最大爬升速度 • 能够影响其使用性能和抵抗恶劣环境的能力 • 衡量能够携带任务载荷多少的指标 • 单位时间内上升的高度 • 与任务重要性有关； • 可用性、可靠性、可维修性、安全性、便携性 • 直接影响无人机的易用性
3、多旋翼无人机 目前有四旋翼、六旋翼、八旋翼等小型无人机，每一对旋翼旋转方向相反 ，以抵消反扭矩。利用对角旋翼转速差动来改变航向。
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2019/11/12
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1.4.2.2 无人机种类或型式选择：混合式
1、倾转旋翼无人机 相当于螺旋桨安装在无人机上，螺旋桨（旋翼）可以绕机体Y轴线倾 转，起飞时旋翼呈水平位置可以像直升机一样垂直起飞和悬停，而 旋翼转至垂直位置则可像固定翼飞机一样飞行。 实现倾转旋翼无人机的关键是倾转过程中的自动控制技术。
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扑翼无人机视频
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1.4.2.2 无人机种类或型式选择：固定翼
1、常规飞机布局 与有人飞机的常规式布局类似，平尾和垂尾后置的布局，有时设计V形 尾代替平尾和垂尾。 但无人机的机身体积较小，动力系统通常为前置螺旋桨或涡轮（或冲压 ）喷气发动机。
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飞行性能要求：
续航时间 航程
飞行高度 飞行速度 本体尺寸 有效载荷质量 爬升率 经济性 可靠性 发射回收方式
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1.4.2.1 无人机系统技术要求
• 根据任务确定，分正常任务载重和最大任务载重 • 需要在一定的环境适应性考虑航程指标，与任务信息传输能力有关 • 最大使用高度、巡航高度、最低飞行高度、使用升限 • 最大飞行速度，巡航速度、最小速度、最大爬升速度 • 能够影响其使用性能和抵抗恶劣环境的能力 • 衡量能够携带任务载荷多少的指标 • 单位时间内上升的高度 • 与任务重要性有关； • 可用性、可靠性、可维修性、安全性、便携性 • 直接影响无人机的易用性
3、多旋翼无人机 目前有四旋翼、六旋翼、八旋翼等小型无人机，每一对旋翼旋转方向相反 ，以抵消反扭矩。利用对角旋翼转速差动来改变航向。
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1.4.2.2 无人机种类或型式选择：混合式
1、倾转旋翼无人机 相当于螺旋桨安装在无人机上，螺旋桨（旋翼）可以绕机体Y轴线倾 转，起飞时旋翼呈水平位置可以像直升机一样垂直起飞和悬停，而 旋翼转至垂直位置则可像固定翼飞机一样飞行。 实现倾转旋翼无人机的关键是倾转过程中的自动控制技术。
无人机装配与调试技术 课件 项目4 无人直升机装配与调试
装配无人直升机尾旋翼组
一、尾部部件介绍
尾部组件主要包括尾管和尾旋翼。尾部组件的装配主要包括尾管、 尾波箱总成、尾杆、尾支撑杆固定片等零部件的装配。 二、 尾管固定座装配 将机身安装好后就应该安装尾部了，将尾管固定座安装在机身上。
装配无人直升机尾旋翼组
三、尾波箱总成装配
在组装尾波箱总成的伞齿时，要前推到底，避免齿咬合不顺畅。同 时，要注意尾控制连杆有些微干涉，动作不顺畅，都将影响尾舵锁 定效果，所以，但凡尾控制连杆有一点不顺畅都要拆掉重新装，避 免影响尾舵。装好尾波箱总成后将尾桨装上。之后就应该开始安装 传动轴，将轴承套在传动轴上。这里要注意得把轴承装在传动轴中 心，套上橡皮套，还得涂些润滑油。随后，就可以将传动轴套进尾 杆，尾杆的一段要装进尾波箱总成，这里注意尾杆上的小孔要和尾 传动轴对齐，然后将尾波箱总成与尾杆用螺丝固定住。
调试无人直升机飞控系统
二、传感器校准
2.罗盘校准 (1) 当使用带有罗盘芯片的GPS时，此时指南针校准界面会出现如下
图界面。
出现指南针1号上添加了外部安装和方向选择框，此时指南针1号就 是外置罗盘（GPS上的罗盘），指南针2号就是飞控内置罗盘；当 GPS安装方向与飞控方向一致时，无需任何操作方向默认为None。 当安装方向选择并固定好后，点击开始按钮，转动飞控与GPS。
装配无人直升机机身
二、装配机身
1.安装调速器座与机身右侧板 开始组装机身，先看看侧板，这有左右之分的，防止安装错误。
装配无人直升机机身
二、装配机身 1.安装调速器座与机身右侧板 下面就应该开始组装机身了，这里先将调速器座与机身右侧板用螺 丝固定。
装配无人直升机机身
二、装配机身 2.安装调速器座与机身右侧板 然后将上面组好的主旋翼部分放在右侧板中部，将左侧板与右侧板 对齐装好，将螺丝拧紧。将主轴固定座先安装在侧板上，暂时不锁 紧固定螺丝。
无人直升机
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3、边境保护及反恐怖 保护边远的边界、追击人及移动目标、协助抓获犯人。 4、红外线地雷探测 装有万向接头的光学/红外像机，具有稳定、自动追 踪、远距离变焦、缩放功能。 5、战场支援 进行战场侦察、监视，供指挥决策；对敌方目标用 激光测距、定位、火力校射；对打击目标实施激光照射， 进行精确打击；对敌方火力、雷区、防御工事进行侦察； 对武装直升机的射击提供空中警戒和空中通信转发。 6、靶机 模拟武装直升机的性能，作为无人驾驶直升机靶机， 检验和验证武器装备，打击武装直升机。 26
7、 海上操作: 舰船火力校射、舰船实时情报保障、海港和海上巡逻、 走私侦察、海上营救、清除水雷。 8、原子能／化学／生物 污染测量工具，向军队提供预先的警告，烟雾/污染 物测定，远程感应和探测。 9、 电子对抗 用以干扰对方的电子设备，减少己方战机的损失。
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七、无人直升机的发展趋势
（1）高度的系统集成性。计算机技术和微电子技术的飞速发展，为无 人直升机电子系统高度集成提供了可能，未来无人直升机电子系统的特点 是体积小、重量轻、功耗低、功能复杂，其发展趋势是将飞行控制功能、 各子系统控制功能、通信功能和数据处理功能集成到一个模块内。 （2）稳定性、可靠性和自主性。随着无人直升机研究的深入，稳定性 和可靠性问题必定会得到很好的解决。而其自主运行的功能则主要包括自 主起飞、自主飞行、自主着陆、自动资源管理与分配、故障监测与处理、 自主航迹规划等方面，这些都是无人直升机发展的方向。 （3）长航时、高速度和大载荷。现有无人直升机普遍存在航时短、速 度低、有效载荷小等缺点，这些问题的解决也是无人直升机的重点发展方 向之一。 （4）复合材料的应用。为了最大限度满足长航时、高速度和大载荷的 要求，无人直升机制造大量采用复合材料以降低机身重量也是一个发展趋 势，复合材料的大量采用还可以大幅度降低生产成本。
[课件]第二章无人直升机总体设计PPT
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第二章无人直升机总 体设计
内容
• 无人直升机设计技术要求和评价直升机设计方 案的准则 • 无人直升机型式分析与选择 • 直升机主要参数分析与选择
一、无人直升机设计技术要求和评价直 升机设计方案的准则
无人直升机设计的依据：无人直升机设计技术要求
军用无人直升机：战术技术要求
民用无人直升机：使用技术要求
1.3 评价无人直升机设计方案的有效 性准则
为了对无人直升机总体设计方案进行评价和优选，需要有一个 评价准则；一般最通用、最普遍或最广义的有效性准则就是这种 直升机所完成的有效功与为研制和使用该直升机所花费的总费用 之比——效费比。 当一个总体方案能满足战术（使用）技术要求时，则认为这个 方案是可行的，但它不一定是最优方案。 对有效性准则的一般要求： 尽可能全面地反映对直升机提出的各种要求；
设计定型：
无人直升机的设计定型由专门组织的定型委员会依据研制总要 求和设计规范对新机研制全过程进行审查、考核和验收， 通过后颁发定型证书；
生产定型： 经过设计定型或技术鉴定后的无人直升机系统，新产品生产还 可能会有一定的更改，特别是工艺改进，改进后的无人直 升机系统进入小批量生产。首批生成的无人直升机，经检 验、试飞、工艺质量审查、确认其符合批量生产标准，质 量稳定可靠后，生产定型，转入批生产。
维修性-无人机系统的平均修复时间不大于规定值 耐久性-无人机机体寿命和动力装置首翻期 软件可靠性-按照相应的国军标保证软件可靠性，GJB347， GJB438A，GJB439，GJB1267，GJB2787，等。 13、保障性——考虑无人机的二级维修基层级（系统的功能自检、性 能测试、故障诊断）、基地级 14、安全性——无人直升机系统的操作安全 15、隐身性与目标特性——视觉隐身，雷达隐身，红外隐身，声隐身 16．其他要求 起落场地，自转着陆，水面起降，抗风抗浪，运输条件，三防，机 动性等等。
内容
• 无人直升机设计技术要求和评价直升机设计方 案的准则 • 无人直升机型式分析与选择 • 直升机主要参数分析与选择
一、无人直升机设计技术要求和评价直 升机设计方案的准则
无人直升机设计的依据：无人直升机设计技术要求
军用无人直升机：战术技术要求
民用无人直升机：使用技术要求
1.3 评价无人直升机设计方案的有效 性准则
为了对无人直升机总体设计方案进行评价和优选，需要有一个 评价准则；一般最通用、最普遍或最广义的有效性准则就是这种 直升机所完成的有效功与为研制和使用该直升机所花费的总费用 之比——效费比。 当一个总体方案能满足战术（使用）技术要求时，则认为这个 方案是可行的，但它不一定是最优方案。 对有效性准则的一般要求： 尽可能全面地反映对直升机提出的各种要求；
设计定型：
无人直升机的设计定型由专门组织的定型委员会依据研制总要 求和设计规范对新机研制全过程进行审查、考核和验收， 通过后颁发定型证书；
生产定型： 经过设计定型或技术鉴定后的无人直升机系统，新产品生产还 可能会有一定的更改，特别是工艺改进，改进后的无人直 升机系统进入小批量生产。首批生成的无人直升机，经检 验、试飞、工艺质量审查、确认其符合批量生产标准，质 量稳定可靠后，生产定型，转入批生产。
维修性-无人机系统的平均修复时间不大于规定值 耐久性-无人机机体寿命和动力装置首翻期 软件可靠性-按照相应的国军标保证软件可靠性，GJB347， GJB438A，GJB439，GJB1267，GJB2787，等。 13、保障性——考虑无人机的二级维修基层级（系统的功能自检、性 能测试、故障诊断）、基地级 14、安全性——无人直升机系统的操作安全 15、隐身性与目标特性——视觉隐身，雷达隐身，红外隐身，声隐身 16．其他要求 起落场地，自转着陆，水面起降，抗风抗浪，运输条件，三防，机 动性等等。
无人机系统结构与设计课件：无人直升机
无人直升机的优点
气动特性对称
无人直升机的优点
外廓尺寸紧凑
无人直升机的优点
共轴式直升机
无人直升机的优点
共轴式直升机
§4 无人直升机的缺点
无人直升机的优点 共轴双桨直升机
无人直升机的优点 共轴双桨直升机
目录/CONTENTS
§1 无人直升机概述 §2 无人直升机结构 §3 无人直升机的优点 §4 无人直升机的缺点
§1 无人直升机概述
无人直升机概述
无人直升机概述 单旋翼带尾桨无人直升机
无人直升机概述
共轴无人直升机
§2 无人直升机结构
无人直升机结构
无人直升机结构
机体
无人直升机结构
旋翼
无人直升机结构
旋翼
无人直升机结构
铰接式旋翼
无人直升机结构
铰接式旋翼
无人直升机结构
无铰式旋翼
无人
无铰式旋翼
无人直升机结构
尾桨
无人直升机结构
尾桨
无人直升机结构
尾桨
无人直升机结构
尾桨
无人直升机结构
尾桨
无人直升机结构
起落装置
§3 无人直升机的优点
无人直升机的优点 方便维护无尾桨结构
空气动力学与飞行原理课件：无人直升机基本飞行原理
和最小下滑角。
6
第二节
学
习 大
二、
无人直升机操纵及控制原理
纲
7
贰 无人直升机操纵及控制原理
直升机运动包括姿态运动和轨迹运动。姿态 运动指绕无人机机体轴的三个角运动，轨迹运动 指无人直升机质心在空间中的运动轨迹。无人直 升机操纵就是控制直升机的姿态运动和轨迹运动 。 飞行控制系统是一个根据测量元件测量当前直 升机的飞行姿态和运动轨迹，反馈给中央处理器， 根据目标航线运动和当前测量值差别，由一套控制 算法，控制执行机构，进行姿态控制，使无人直升 机按照当前预定轨迹运动。
图3.16 自动倾斜器示意图
12
贰 无人直升机操纵及控制原理
需要说明的是，虽然桨盘平面的倾斜相对桨叶的桨距变化 有90度的滞后，但是自动倾斜器的倾转方向与桨盘平面的 倾转方向是大体相同的。主需要说明的是，虽然桨盘平面 的倾斜相需对要桨说叶明的的桨是，距虽变然化桨有盘9平0度面的的倾滞斜后相，对但桨是叶自的动桨倾斜 器的距倾变转化方有向90与度桨的盘滞平后，面但的是倾自转动方倾向斜是器大的倾体转相方同向的与。主要 为了桨习盘惯平一面致的，倾在转实方向际是控大制体桨相叶同的的时。候主要，为旋了转习环惯的一方致位，角 会超在前实90际度控控制制桨桨叶的叶时来候克，服旋桨转盘环平的面方位的角滞会后超。前但90在度实际设 计周期变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平 面的控滞制后桨角叶有来时克会服小桨盘于平90面度的，滞需后要。对但在不实旋际转设环计的周操期纵变相位 进行距调机整构使的操时纵候杆由于前挥推舞时铰，外桨伸盘量平的面不同也，是桨前盘倾平。面要的为滞了习 惯一后致角，有在时实会际小控于9制0桨度，叶需的要时对候不，旋旋转转环环的操的纵方相位位角进会超前 90度行控调制整桨使叶操来纵克杆前服推桨时盘，平桨面盘的平滞面后也是。前但倾在。实际设计周期 变距机构的时候由于挥舞铰外伸量的不同，桨盘平面的滞 后角有时会小于90度，需要对不旋转环的操纵相位进行调
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第三级是从经济学观点来评价一种机型在完成一定国民经济任务时 的经济性准则，它是最高一级的准则。
无人直升机系统寿命周期费用构成与概念：
*无人直升机项目的全寿命期是指从项目需求调查、项目可行性论证、 方案论证、生产制造、使用和产品支援以及到寿命后报废处置整个 从项目产生到终结的全过程。
*无人直升机项目全寿命周期内各阶段发生的费用(LCC)总和，称为 无人直升机项目的全寿命周期费用。有四个部分组成：
可以进行定量分析；
简单明了，易于在研制阶段运用。
通常评价准则分为三个层次（三级）：
第一级包括功能有效性准则，生产有效性准则和使用有效性准则。 从完成基本任务的有效程度及其技术完善程度出发进行评价的准则 是功能有效性准则；（生产率、重量效率、任务效能） 从结构工艺性和生产条件出发进行评价的准则是生产有效性准则； （劳动量、材料利用系数等） 从使用品质观点来评价的准则是使用有效性准则。（技术维护工时 比、每小时技术维护工作量） 第二级是从经济性观点出发，评价一架直升机在使用时的经济性准 则。（全寿命周期费用、效-费比）
设计定型：
无人直升机的设计定型由专门组织的定型委员会依据研制总要 求和设计规范对新机研制全过程进行审查、考核和验收， 通过后颁发定型证书；
生产定型： 经过设计定型或技术鉴定后的无人直升机系统，新产品生产还 可能会有一定的更改，特别是工艺改进，改进后的无人直 升机系统进入小批量生产。首批生成的无人直升机，经检 验、试飞、工艺质量审查、确认其符合批量生产标准，质 量稳定可靠后，生产定型，转入批生产。
1.3 评价无人直升机设计方案的有效 性准则
为了对无人直升机总体设计方案进行评价和优选，需要有一个 评价准则；一般最通用、最普遍或最广义的有效性准则就是这种 直升机所完成的有效功与为研制和使用该直升机所花费的总费用 之比——效费比。 当一个总体方案能满足战术（使用）技术要求时，则认为这个 方案是可行的，但它不一定是最优方案。 对有效性准则的一般要求： 尽可能全面地反映对直升机提出的各种要求；
2、设计特性 （1）重量 （2）结构设计准则 3、可靠性 4、维护性 5、可用率 6、环境条件 7、残存性和易损性 8、使用寿命 三、设计与构造： 1、材料性质 2、残存性 3、标准件和材料
四、各功能区的特点： 1、机体 2、起落装置 3、动力系统 4、仪表和导航设备 5、航空电子设备 6、直升机地面移动 7、货物运输
1.1.3 特殊要求举例
表2-2 直升机被撞部位统计 撞击部位 旋翼桨叶 旋翼轴 尾 桨 尾 梁 风挡玻璃 机 头 起落架 机 翼 其他部位 不 详 总 计 撞击次数 620 16 148 21 48 53 28 2 15 231 1182 % 52.5 1.4 12.5 1.8 4.0 4.5 2.4 0.2 1.3 19.5 100
2.
3. 4. 5. 6.
现有装备存在的缺陷或不足；
技术、经济可行性分析； 提出战术技术（使用技术）要求； 做出风险分析； 明确研制计划与周期。
1.1.2 (无人直升机技术要求)
小型无人直升机small unmanned helicopter 一、定义： 1、概述 2、任务 应能完成的任务：基本任务和辅助任务 二、特性： 1、性能特性 （1）基本特性 （2）停车性能 （3）机动性 （4）操纵性和稳定性 （5）空气动力学特性
1.1 无人直升机设计技术要求
无人直升机系统因无人直升机的任务不同而不同 1.1.1 设计技术要求的主要内容：
1、任务使命或用途 （1）任务使命或用途
（2）使用环境条件
2、主要装载情况 （1）武器 （2）特种设备 （3）任务载荷
3．主要飞行性能 （1）悬停升限（有地效，无地效）或垂直爬升率 （2）使用升限或最大爬率 （3）最大平飞速度 （4）续航时间或航程（或活动半径） （5）单发停车性能（装有多台发动机的情况）。 4、典型任务剖面（表示无人直升机完成典型任务的飞行航线综合图）
T0—在基地起动； T1—带载荷、燃油重直起飞； T2—爬高到巡航高度a； T3—飞行d1距离后降落，任务1； T4—垂直起飞； T5—飞行d2距离，无地效悬停、任务2； T6—返回基地； T7—带t分钟余油着陆；
图2-1 直升机的典型使用曲线
技术要求的论证： 1. 需求（作战、使用），对军用无人直升机还有威协 分析；
无人直升机研制必须具有明确的指导思想：
正确的研制指导思想应充分考虑有关主客观的条件，工程设计 的一般规律，还应反映国家对直升机发展和应用的方针政策，各种 用户的要求，以及国内外技术水平和动向等一系列情况，并进行综 合分析。 错误的研制指导思想常常会将研制工作引入歧途，造成时间、财 力和人力的大量浪费。 应该把确定正确的指导思想作为研制工作的首要问题来对待，并 将其贯彻始终，以求达到预期目的。
第二章 无人直升机总体设计
内容
• 无人直升机设计技术要求和评价直升机设计方 案的准则 • 无人直升机型式分析与选择 • 直升机主要参数分析与选择
一、无人直升机设计技术要求和评价直 升机设计方案的准则
无人直升机设计的依据：无人直升机设计技术要求
军用无人直升机：战术技术要求
民用无人直升机：使用技术要求
•论证Байду номын сангаас研制、试验和鉴定费用CRDTE
•生产采购费用CACQ包括制造费用CMAN制造商利润CPRO
•使用费用COPS用户在使用期间发生的费用 •处置费用CDISP无人直升机报废后的处置费用
LCC= CRDTE+ CMAN+ CPRO+ COPS+ CDISP
设计规范：
1.2 设计规范和设计定型
1、无人直升机设计规范是在无人直升机设计实践过程中逐步形成 的，它是无人直升机设计和使用实践的积累和总结
2、它是设计过程中必须遵循的指令性文件，也是直升机设计定 型或生产定型、验收的依据
3、内容包括设计情况、安全系数、过载、重量、重心、飞行载 荷、着陆载荷、强度和刚度、动力学特性、配平特性、操纵性 和稳定性、飞行品质、结构试验、飞行试验等 4、它是通用性文件，在具体型号设计要适当剪裁，形成型号设 计规范， 并作为型号验收的依据