免费飞机设计：MAV微型飞行器研究进展与总体设计
基于视觉的微小型四旋翼飞行器位姿估计研究与实现
基于视觉的微小型四旋翼飞行器位姿估计研究与实现近年来，随着无人机技术的飞速发展，微小型四旋翼飞行器（Micro Aerial Vehicles，MAV）在军事、民用以及科学研究领域得到广泛应用。
然而，由于微小型四旋翼飞行器具有体积小、负载轻的特点，机载传感器受限，同时在复杂环境下的准确位姿估计仍然是一个挑战。
位姿估计是微小型四旋翼飞行器实现自主飞行和导航的重要环节。
传统的位姿估计方法主要依靠惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）和全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等传感器的测量数据。
然而，这些传感器仅能提供有限的信息，并且容易受到环境干扰，从而导致位姿估计的不准确性。
因此，基于视觉的位姿估计方法成为研究的热点和难点。
基于视觉的位姿估计方法利用了飞行器上搭载相机的图像信息，通过对图像进行分析和处理，获得飞行器相对于地面的准确位置和姿态。
在实现过程中，首先需要对图像进行特征提取和特征匹配，通过寻找图像中的角点或者特定的纹理特征，计算出特征点的位置和方向。
接着，通过特征点的匹配，建立相机坐标系与世界坐标系之间的映射关系，从而得到相机相对于世界坐标系的位姿信息。
然而，基于视觉的位姿估计方法仍然面临一些挑战。
首先，由于微小型四旋翼飞行器的体积小，相机像素尺寸有限，导致捕获的图像分辨率较低，特征提取的精度和鲁棒性受到限制。
其次，微小型四旋翼飞行器飞行速度较快，快速的姿态变化会导致特征点在相邻帧之间的跟踪失败，进而影响位姿估计的准确性。
此外，光照变化和遮挡等环境因素也会对视觉位姿估计方法的性能产生影响。
为了解决以上问题，研究人员提出了一系列基于视觉的位姿估计方法和算法。
例如，利用非线性优化方法，通过最小化图像特征点在不同帧之间的重投影误差，从而得到最优的位姿估计结果。
另外，基于视觉惯导融合的方法也被广泛应用。
该方法将视觉信息与惯性测量单元的测量结果进行融合，通过互补滤波器或者扩展卡尔曼滤波器等算法，最终得到更准确的位姿估计结果。
微型飞行器的研究与发展
Ｖｅｈｉｃｌｅ： Ｒｏｔａｒｙ Ｗｉｎｇ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ； Ｆｌａｐｐｉｎｇ Ｗｉｎｇ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ
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维普资讯
行 缪 研 结 ·
口 陈国栋 ＇ 贾培发 刘 艳
１．清华大学计 算机科学 与技 术系 智能技术 与系统 国家重 点实验室 ２．空军装备研 究院 地面防空装备研 究所
［摘 要 ］微型飞 行器 （ＭＡＶ）不 是常规 飞行器 的简 单缩小 ，尺 寸的微型 化带来气 动力 、推进 、控制 以及 系统集成等一系列 问题 ，给 ＭＡＶ的研 制造成许 多难 以克服 的困难 。文章介绍 了ＭＡＶ的概念 、特 点 、应用及其 研究背景，重点综述了 目前 国内外微 型 Ｉ５Ｉ行器 的研 究现状 ，提出 了ＭＡＶ研究面临的几个关键技 术问题 ，展望 了其 研 究发 展趋 势 。 ［关键 词］微型 飞行 器 ；微 机 电 系统 ；固定 翼飞 行器 ：旋 翼飞 行器 ；扑 翼飞 行器 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｍｉｃｒｏ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ （ＭＡＶｓ） ａｒｅ ｎｏｔ ｍｅｒｅｌｙ ａ ｓｃａｌｉｎｇ ｄｏｗｎ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ａｉｒｃｒａｆｔ． Ｔｈｅ
１．微型飞行器 的起 源
微 型 飞行 器 是 ２０世 纪 ９０年代 中发展起 来 的 一 种新型飞行器 。根据美国国防高级研究计划局 提 出的要求 ，一般认为其基本指标是：飞行器各 向最大尺 寸不超过 １５ｃｍ，质量 １０～１００ｇ，最大航 程 １～ ｌＯｋｍ，巡航速 度约 ３０￣６０ｋｍ／ｈ，续 航时 间 ２０￣６０ｍｉｎ。微型飞行器应具有 自主飞行、携带任 务载 荷执 行特 定任 务 、通 信及 传输 信 息等基 本特 征 。微 型飞 行器 的发 展最 初 与 ＤＡＲＰＡ的重视 是 分 不开 的 。１９９２年 ，美 国兰 德公 司 （ＲＡＮＤ）提 交ＤＡＲＰＡ 的一 份关 于未 来军 事技 术 的研 究报 告首 次提 出 了 ＭＡＹ的概 念 。该报 告认 为 ，携有 微小 传感 器 、尺寸 极小的侦察飞行器的 没想是可以实现 的，发展尺 度位 于 昆虫量 级 的微 型 飞行 系统 对 美 国在 未来 保 持军 事领 先具 有重要 意义 ，ＭＡＹ将会 改变 未来 的战 争模 式 。此后 ，麻 省理 工学 院 （ＭＩＴ）的林 肯 实验室
一款仿蜜蜂扑翼飞行器的总体设计
立足于应用场景的功能需求袁 本作品的设计的总体构型 与蜜蜂外形类似袁总体方案外形如图 1渊a冤所示遥 总体方案包 括六大子系统院仿生外壳尧升力系统渊左右翼冤尧动力系统渊空心 杯电机和微型锂电池冤尧传动系统渊单曲柄摇杆机构冤尧控制系 统渊飞控板尧控制机构尧舵机和接收器冤尧功能模块袁如图 1渊b冤 所示遥 根据总体布局方案并结合各系统的选型及初步设计袁确 定飞行器的总体设计参数如表 1 所示[2尧4]遥
飞行器的设计理念。本作品根据蜜蜂的结构尺寸、运动特点、飞行方式等，由动力系统、传动系统、升力系统、控制系统、功能模块等部分组成，总
体方案总重量仅为 28.5g，最大尺寸小于 16cm。笔者通过 3D 打印加工，对设计方案进行组装，由飞行测试表明，该设计方案可产生克服自身重
量的升力并实现垂直起降。本文的仿蜜蜂扑翼飞行器具有很强的隐蔽性，又可以携带一定的负载，未来在军事侦察、人工授粉、拟态观测、科技
教学方面都有很可观的应用前景。
【关键词】仿生；微型飞行器；总体设计；实验研究
【中图分类号】V276
【文献标识码】A
【文章编号】1006-4222（2019）02-0265-02
1 研究背景
1.1 仿生扑翼微型飞行器的概念
仿生扑翼微型飞行器是一种根据自然界鸟类及昆虫的飞
行特点尧身体结构等设计的微型飞行器袁其特征是尺寸小尧重 量轻尧坚固耐用且机动性能好袁便于单人携带操作曰能够携带 有效载荷自主完成侦察等任务袁 可近距离拍摄清晰图片视 频曰隐蔽性好袁不易被察觉等诸多的特点可与常规无人机明 显区分[1尧3]遥
2019 年 2 月
一款仿蜜蜂扑翼飞行器的总体设计
胡嘉彦（浙江省杭州第十四中学，浙江 杭州 310000）
微型飞行器的研究进展和关键技术
微型飞行器的研究进展和关键技术作者：于海山王子琦来源：《科技创新与应用》2018年第15期摘要：随着芯片技术和单片技术的快速发展，微型飞行器在日常生活中也越来越常见，无论是娱乐、科研还是工作，微型飞行器的应用越来越广泛。
由于微型飞行器的体积小、重量轻、携带方便，可广泛适应于各个应用场景，因此得到了广大使用者的青睐，也推动了我国微型飞行器技术的快速发展。
文章首先对微型飞行器的研究进展和研究现状做简要的介绍，然后针对微型飞行器的关键技术进行详细的说明，为今后微型飞行器的研究指出相应的研究方向。
关键词：微型飞行器；研究；进展；关键技术中图分类号：V279+.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）15-0143-02Abstract： With the rapid development of chip technology and monolithic technology， micro air vehicle is becoming more and more common in daily life. Whether it is entertainment， scientific research or work， the application of micro air vehicle is more and more extensive. Because of its small size， light weight， and easiness to carry， it can be widely used in various application scenarios， so it has been favored by the vast number of users， and has also promoted the rapid development of microair vehicle technology in China. In this paper， the research progress and current situation of micro air vehicle are briefly introduced， then the key technology of micro air vehicle is described in detail， and the corresponding research direction is pointed out for the future research of micro air vehicle.Keywords： micro air vehicle； research； progress； key technology引言随着科学技术的快速发展，微型飞行器在日常生活中的应用也越来越广泛。
MAV微型飞行器研究进展与总体设计
第 ３卷 第６ ０ 期
２ １正 ００
飞
机
设
计
ＶＯ． １ ３０Ｎ Ｏ． ６
１月 ２
ＡＩ ＲＡＦ
２ １ ００
文 章编 号 ：１７ — ５ ９２ １ ）６ ０ １ － ６ ６ ３ ４ ９ （０ ００ — ０ ０ １
ＭＡ 微 型 飞行 器研 究进 展 与 总体 设计 Ｖ
孙 瑜 ，张 杰 ，刘 虎 ，武 哲
（ 京航 空航 天大学 航空科学与工程学院 ，北京 １０ ９ ） 北 ０ １１
摘 要 ：系统地介绍 了微型 飞行器 的定义 、类 型 、任务和国 内外发展现状 ，提 出了现在 微型飞行 器设计的技术
难点 ，即在气动力计算 时 ，经典的空气动力学不再适用 以及缺乏小展 弦 比机翼在低雷诺数下 飞行 的试 验数据 ， 针对这一难 点提出 了一套 系统的设计方案 ，分为３ 个部分 ，分别 是气动力建模 、多学科优化 和仿真与试验 。在 气动力建模 中采用试 验与数值计算相结合 的设计 方法 ，在基础试验数 据的粗略估算后进行 Ｃ Ｄ Ｆ 计算达 到准确设 计 的效果 。在多学科优化 中重 点对 续航能力进行 了优化 。最后通过 比较仿 真的结果和原 型机 飞行试验 的数据对
Ｓ Ｎ Ｕ Ｙｕ ， ＺＨＡ Ｎ Ｇ ｉ ， Ｕ Ｊｅ ＬＩ Ｈｕ ， Ｕ ｅ Ｗ Ｚｈ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｒｎ ｕｉ Ｓ ｉ ｃ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｅ ｉｇＵｎｖ ｒｉ ｆ ｒｎｕｉｓ Ｓ ｈ ｏ ｏ ａｔ ｃｅ ｅａ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｂ ｉｎ ｉｅｓｙｏ ｏ ａ ｔ ｏ Ａｅ ｃ ｎ ｎ ｊ ｔ Ａｅ ｃ ａｄＡｓ ｏ ａ ｔ ｓ Ｂ ｉｎ １０ ９ ， ｈｎ ） ｎ ｔ ｎｕｉ ， ｅ ｉｇ ０ １ １ Ｃ ｉａ ｒ ｃ ｊ
一种基于多属性决策的微型飞行器通信控制器设计
一种基于多属性决策的微型飞行器通信控制器设计随着无人机技术的不断发展，微型飞行器（Micro Aerial Vehicle，MAV）的应用范围越来越广泛，包括农业、环境监控、建筑测量、反恐侦查等领域。
而MAV 的通信控制器是指负责控制飞行器通信系统的电路板，对于MAV的飞行安全和稳定至关重要。
因此，设计一种基于多属性决策的MAV通信控制器成为热门研究领域。
1. 多属性决策多属性决策是一种用于解决决策问题的技术。
它考虑到决策问题中存在多个决策因素，而这些因素之间又存在相互制约的关系。
如何选出最优方案，就需要对各种因素进行权衡。
这里的“权衡”是指对各种因素进行评价，以便达到最优的决策结果。
在MAV通信控制器的设计中，一个好的多属性决策模型可以帮助我们在多种因素中找到最适合的决策。
2. 通信控制器设计的主要因素通信控制器的设计要考虑到以下几个方面：（1）传输距离MAV通信控制器需要跟地面设备或其它通信设备进行通信，而传输距离可能涉及因素包括：地形地貌、天气、信噪比、障碍物等。
因此，MAV通信控制器需要具备良好的传输距离。
（2）通信质量通信质量是指通信数据包的传输成功率，一般情况下，MAV通信控制器的传输成功率需要达到99%以上。
（3）通信频率MAV通信控制器的通信频率决定了信号的传输速率，也会影响到飞行器的反应速度。
因此，通信频率需要满足高速和稳定的要求。
（4）能源供应MAV通信控制器需要通过内部电池或外部供电设备供电，因此能源供应是一个重要的考虑因素。
需要考虑的因素包括：电池寿命、充电时间、外部供电的稳定性和适应性等。
（5）体积和重量MAV通信控制器需要装在飞行器上，因此体积和重量也是需要考虑的因素。
通常情况下，MAV通信控制器的体积和重量需要尽量减小，以便提高飞行器的空气动力学效能。
3. 基于多属性决策的MAV通信控制器设计为了设计一种基于多属性决策的MAV通信控制器，在前期需要对MAV通信控制器的主要因素进行评估和比较，以便确定各种因素的权重关系。
MAV概念及执行
MAV概念及执行MAV(微型空中车辆)是指尺寸小巧、重量轻、能在空中自由飞行的无人机。
MAV包括了一系列不同用途的飞行器，如小型遥控飞机、直升机、固定翼飞机等。
这些飞行器通常由无线电控制，并配备了摄像头、传感器和其他各种设备，以完成各种任务。
MAV的执行需要借助先进的技术和设备。
首先，MAV需要配备高性能的电机和电池，以提供足够的动力和飞行时间。
其次，MAV需要具备稳定的飞行控制系统，以保持平稳的飞行和精确的操控能力。
此外，MAV还需要配备先进的传感器、摄像头和数据传输装置，以便实时监测环境和收集相关数据。
MAV的执行可以分为不同的领域和任务。
在军事领域，MAV被用于侦察、监视和目标定位等任务。
由于其小巧灵活的特点，MAV能够进入无人机难以触及的区域，为部队提供实时的情报和目标信息。
同时，MAV也可以携带武器，执行精确打击和侦察任务。
在民用领域，MAV的应用越来越广泛。
例如，MAV可以用于航拍和摄影，为电影制片人和摄影师提供独特的视角和拍摄效果。
此外，MAV还可以用于紧急救援、环境监测和农业等领域。
例如，MAV可以对火灾和自然灾害区域进行监测，提供及时的情报和救援支持。
同时，MAV还可以用于农业领域，通过空中遥感和图像处理技术，为农民提供作物生长情况和病虫害信息，以协助农业生产。
然而，MAV的应用也面临一些挑战和限制。
首先，MAV需要满足航空法规和政府监管的要求，确保安全和合法的飞行。
同时，MAV还面临飞行时间短和负载能力有限的限制，这对一些任务的执行可能会带来限制。
另外，MAV在恶劣环境下的飞行能力和稳定性也需要进一步提升。
总而言之，MAV是一种具有巨大潜力的无人机技术。
通过不断创新和改进，MAV将在军事、民用和商业领域发挥重要作用，为人类提供更多的服务和便利。
微型飞行器设计与实现
微型飞行器设计与实现随着科技的发展，微型飞行器在各个领域的应用越来越广泛。
微型飞行器的设计和制造涉及到多学科的知识，需要对材料、机械、电气、控制等方面有深入的了解和掌握。
本文将从微型飞行器的定义、发展历程和应用领域出发，介绍微型飞行器的设计与实现。
一、微型飞行器的定义和发展历程微型飞行器指的是尺寸在数厘米至数十厘米之间的小型无人机或飞行器。
不同于传统的大型空中器具，微型飞行器因为尺寸小巧、机动性好、成本低廉，使其在特定应用环境中具有更好的优势。
微型飞行器的发展历程可以追溯到20世纪60年代的冷战时期，美国和苏联的情报机构开始开发微型侦察飞行器。
80年代后期，随着微型控制器的出现，微型飞行器的普及应用开始向多个领域拓展，如测绘、灾难救援、地质勘察、研究与教育等。
二、微型飞行器的应用领域1.影视拍摄微型飞行器在影视拍摄中的应用越来越广泛，可以用于航拍、跟踪和特效拍摄。
由于微型飞行器尺寸小，能够在特定环境和地形下灵活运动，可以拍摄到传统地面拍摄不到的角度和场景，例如峡谷、山林、城市建筑等。
2.测绘勘察微型飞行器已经被广泛应用于地图绘制、土地调查、环境监测、管道巡检等领域。
利用微型飞行器可以更加快速、高效地完成对农田、野生动物、建筑结构和自然地貌等的勘测工作，同时也可以降低勘测成本和提高效率。
3.灾难救援当发生自然灾害如地震、洪水和山体滑坡时，人员和物资往往难以进入，在这种情况下，微型飞行器可以通过巡视、搜救和物资运输等方式为救援工作提供支援。
微型飞行器的快速部署和控制，并且能够在拥挤或者危险的现场完成救援任务。
4.军事任务微型飞行器常常在军事任务中发挥重要作用，例如侦察、监视、打击等。
微型飞行器因为体型小、易于释放且不易被发现，成为了军事领域的日益重要的技术手段。
三、微型飞行器的设计与实现微型飞行器的设计与实现需要建立在多学科的技术基础上。
在机械结构的设计方面，微型飞行器通常采用四轴、六轴等多旋翼结构，能够提供更加稳定、灵活的飞行控制。
微型扑翼飞行器扑动机构相关研究进展
ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｅ ｄ， ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｂ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｌ ｆ ａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｗｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ －
ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｍａ ｔ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｌａ ｆ ｐ ｐｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ＦＭＡＶ ； ｌａ ｆ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ； ｂ ｉ ｏ ｎｉ ｃ ｌ ｆ ａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ； ｍｕｌ ｔ ｉ —ＤＯＦ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｓ ｍ
规律 实现 、 设 计方法的最新进展 ， 同时就设计 中的关键技术进行 了评述 ， 主要 为 ： 仿 生扑动规律 的 实现 ； 提 高 系统 效 率的机构 匹配设计 方法； 扑动机构 的发展趋 势。
关键词 ： 微 型扑翼飞行器 ； 扑动机 构 ； 仿 生扑 动 ； 多 自由度 机 构
中图分类号 ： Ｖ ２ ７ ６
引 言
从 １ ９ ９ ７年美 国 国防高 级研 究 计 划 署 （ Ｄ Ａ Ｒ Ｐ Ａ） 正
式启 动微 型飞 行 器研 究 计 划 以来 ， 微 型 飞行 器 （ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ
目前 扑翼 飞行 器 总体 效 率 低 下 的原 因可 归 结 为 两个 ， 首先是 扑 动翼 的仿 生 程 度 不 高 ， 无 法像 鸟类 或 昆虫 翅 膀那样 实 现复 杂 的运 动 规 律 ； 其 次 是微 型化 的扑 动 机 构能 量转换 效率 不够 高 。
新型微型飞行器的设计与研发
新型微型飞行器的设计与研发随着科技的不断进步，新型微型飞行器越来越受到人们的关注和重视。
它不仅可以用于民用领域，如侦察、拍摄、搜救等，还可以应用于军事领域，如间谍活动、无人侦察等，因此，逐步研发设计出一款高效稳定的微型飞行器显得尤为重要。
本文将从机身设计、航空动力、控制系统等方面探讨新型微型飞行器的设计与研发。
一、机身设计微型飞行器的机身设计十分关键，它需要具有良好的稳定性、抗风能力和高强度。
目前，较为流行的机身形式有气球、飞翼、圆管、对称型等，而飞翼式机身则被广泛用于微型飞行器中，因为它不仅减小了前后机身的阻力，提高了飞行效率，还可以减轻机身的重量和空气阻力。
因此，在机身设计中，需要考虑到机身的尺寸、形状和材质等因素，以达到更好的飞行效果。
二、航空动力航空动力是微型飞行器研发中的又一个重要环节。
目前主要采用的动力源有电力、化学能和太阳能等。
其中，电动飞行器是最为常见和普遍的一种类型，它不仅安全性高，而且使用方便，有利于实现精密控制。
化学能飞行器则多用于长距离飞行，但它的安全性不如电动飞行器。
太阳能飞行器则需要通过光能来提供能量，但其受到天气、夜晚等因素的影响比较大。
因此，在实际研发中，需要采取合适的动力源来满足微型飞行器的需求。
三、控制系统控制系统是微型飞行器的一个核心部分，它可以帮助飞行器进行平稳的飞行和精密控制。
目前，微型飞行器的控制系统主要分为手动控制和自动控制两种。
手动控制需要人工操作，适用于一些简单的任务，但其受人为因素的影响比较大。
自动控制则可以更精准地控制飞行器，但需要加入更多的硬件设备和模块。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择不同的控制方式。
四、智能化微型飞行器的未来发展趋势是智能化。
未来，微型飞行器将会搭载各种智能模块，如人工智能、计算机视觉等技术，可以自主飞行，自动执行任务。
智能化可以帮助微型飞行器更加精准的完成任务，可以应用于更广泛的领域。
但智能化需要大量的技术和研发工作，需要更加注重相关技术的研究和开发。
微型无人飞行器的使用及研制现状
包强
隋毅
刘阳
张国新
张伍
摘 要微型无人飞行器是一 种新概念武器，用微小型武器对付传 统武器。将导致未来战场出现“尺度 不均衡战争”，由此对未来军事作战 产生深远影响。首先对其优势进行了 介绍，详细描述了几款典型型号。
关键词微型 无人飞行器 战场 微电子技术
随着各种先进的微型制造技 术、微电机技术、微电子和一体 化技术的发展，尤其是纳米技术 的快速发展，微型无人飞行器的 研制已成为可能。
３结束语 未来的战争是信息化战争，
是一种全新的战争形态，微小型 无人系统（微小型飞行器、微 小型水下无人航行器、微小型卫 星、微小型机器人等）与传统 装备相比在信息战中有更神奇的 特殊作用，可以在信息化战争中 大显神威。
微型无人飞行器由于具有特 殊的用途而倍受关注，其中一个 重要的应用是军事侦察，可装备 到士兵班，进行敌情侦察及监 视；还可用于战争危险估计、目 标搜索、通信中继，监测化学、 核或生物武器，侦察建筑物内部
点，所以在不久的将来，用于战 场侦察和监视领域，一定是有人 驾驶飞机和微型无人飞行器并 存，同时发挥其不可替代的作 用。 １．２ 实施突袭和其它秘密任务
现有的执行此类任务的飞机
大多是战斗彬对地攻击机，比
较著名的有：美国的ＡＨ－６４阿 帕奇、Ｆ一１８Ａ／Ｆ大黄蜂、俄罗斯 的苏一２５等；但是由于战场环境 的日益复杂和防空武器的日益发 展，飞行员执行任务的危险度增 大，任务的完成难度亦随之增 大。当有人飞机执行此类任务 时，往往需要低空对地攻击，不 可避免地会造成飞行员的伤亡， 这时采用微型无人飞行器往往有 意想不到的优势。由于微型无人 飞行器的尺寸小、雷达反射面积 小、红外特征不明显，人的肉眼 和高科技侦察设备都难以发现， 所以被发现的概率小，战场生存 率高。再者，即使被发现，也不 会造成重大人员伤亡，而且微型 无人飞行器造价相对较低，若被 击毁，所造成的经济损失也比有 人驾驶飞机要小。
将微型飞行器提升到新的水平
[]D S IGN N WS3Q&A将微型飞行器提升到新的水平概要：莱特州立大学研究者申请专利并确立了他们关于微型飞行器MAV 的研究和设计关键字：微型飞行器作者：Randy Frank你所设计的微型飞行器MAV 与固定机翼飞机的区别在哪里？对于机翼固定的飞机来说，空气漩涡（与主流气体向冲击的气流）微不足道。
但是对于微型飞行器M A V 来说有巨大的影响，（因此）你必须用空气动力学的观点对飞行器整体进行设计。
你不能仅仅只看一个部分，因为它们都是相互关联的。
由于空气漩涡的存在，机身的由于形状的不同会受到气流的干扰。
设计一台微型飞行器M A V 不能仅仅只看机翼或者简化的形态，因为任何零件都非常重要。
这些考虑让设计变得尤其困难。
调查中最大的挑战在哪里？现在这种飞行器可以连续飞大约15分钟。
记住，这意味着微型飞行器连续拍打机翼15分钟。
在现实生活中，昆虫飞行时并不是随时都拍打翅膀。
就拿蝴蝶来说，它们从加拿大飞到墨西哥，如果持续拍打，它们会在1到2英里处就耗尽能量。
那么它们是如何做到的呢？奥妙就在昆虫身体上的传感器。
我们也正需要在飞行器上安装——能够探测风向的传感器。
如果微型飞行器MAV 被用在大楼内部，那么风的因素还需考虑吗？即使是在房间里，你会发现空气还是在流动，气流不是稳定不变的。
飞行器可以感应阵风，风到来的时候，飞行器会趁着风上升。
如果飞机的水平高度越高，它能飞行的距离就越远。
它还可以探测温度梯度，把握了温度梯度飞机也会上升。
如今有没有任何一种飞行器是借助这个原理来飞行的？没。
现在还没有。
原因是现在这种情况只能被用于小型飞机。
气流只能帮助体积较小的飞机。
对于大型飞行器来说，如果有阵风吹来也不起作用，因为飞机太重了。
学校如何帮助解决这些问题？控制理论也许会起到作用。
我正在与当地公司合作撰写SBIR （小型商务创新研究）报告，设法让控制理论能够起到作用。
当观察飞机运动时，首先需要的是传感器。
一种微型飞行器概念机的总体设计研究-推荐下载
目录第一章绪论 (1)1.1微型飞行器的研究概况 (1)1.1.1 微型飞行器的由来： (1)1.1.2 微型飞行器的基本特征和应用前景 (2)1.1.3 微型飞行器技术研究现状 (3)1.2微型飞行器中的关键技术 (4)1.3本文所做的工作和研究 (7)第二章微型飞行器的总体方案设计 (8)2.1飞行设计概要 (8)2.2技术指标的制定 (9)2.3总体方案的对比选择 (10)第三章飞机初始总体参数和方案设计 (11)3.1起飞重量的估算 (11)3.2翼载和推重比的确定 (14)3.3气动布局形式的选择 (15)3.4本章小结 (16)第四章飞机总体参数详细设计（部件设计） (16)4.1机翼的设计 (16)4.1.1 确定机翼总的结构布局 (16)4.1.2 机翼/机身总体布置的确定 (16)4.1.3 后掠角的确定 (16)4.1.4 翼型的确定 (16)4.1.5 展弦比A的选择 (19)4.1.6 尖削比λ的选择 (19)4.1.7 机翼平面形状的确定 (20)4.2机翼的增升装置与副翼设计 (21)4.2.1 增升装置 (21)4.2.2 副翼设计 (21)4.3机身的设计 (22)4.4尾翼的设计 (24)4.5推进系统的设计 (25)4.5.1 发动机的选择 (25)4.5.2 螺旋桨的选用 (26)4.6 有效载荷的确定 (28)4.6.1 无线控制及图像遥感系统 (28)4.6.2 视频遥感系统的确定 (30)4.6.3 视频摄像机的确定 (30)4.6.4 电源的选择 (31)4.6.5 有效载荷总汇表 (31)4.7起落架的设计 (32)4.7.1 起落架形式的选用 (32)4.7.2 前三点式起落架的主要性能参数 (33)4.8操作系统，传动系统，控制系统的设计 (33)4.9本章小结 (35)第五章飞机的总体布置 (35)5.1引言 (35)5.2飞机三面草图的绘制 (36)5.3飞机内部装置的布置 (37)第六章总结和展望 (39)6.1设计总结 (39)6.2前景与展望 (39)参考文献： (45)致谢 (47)1 绪论自1903年莱特兄弟成功地进行了人类历史上的首次动力载人飞行以来，航空器的大型化和高速化一直是航空领域的一个发展趋势。
微型飞行器综述
微型飞行器综述摘要：本文简要介绍了国际上微型飞行器的概念的提出，及其发展现状和应用前景。
关键词：微型飞行器，MAV，军事1．前言1992年，美国兰德公司提交美国国防高级研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency，简称DARPA)的一份关于未来军事技术的研究报告首次提出了微型飞行器(Micro Air Vehicle，简称MA V)的概念。
此后，麻省理工学院的林肯实验室和美国海军研究实验室对微型飞行器技术上的可行性进行了更加深入的评估，得出了与兰德公司一致的结论。
微型飞行器概念的提出引起了DARPA的高度重视。
1995年11月，DARPA首次组织了关于微型飞行器可行性的专题研讨会，并由此制定了一项旨在发展微型飞行器的计划；1996年3月DARPA 召开了向工业界通报情况的介绍会；同年10月DARPA召开了用户与研究单位之间有关这一问题的讨论会，会后DARPA意识到开展微型飞行器技术研究的重要性以及研制生产微型飞行器的现实可行性；1997年DARPA正式通过SBIR项目增加投资，加大对微型飞行器技术的研究力度，并开始实施一项耗资3,500万美元，为期四年的微型飞行器研究计划。
美国最初的研究把MA V作为无人机(Unmaned Air Vehicle，简称UA V)中的微小型方向，随后发现，MA V的超微型、超轻质量的要求而引起对控制器件、系统、能源等一系列挑战性和革命性的技术问题。
于是在90年代中期，MA V的概念从UA V中完全分离出来，最终，DARPA把其基本指标定为[1]：飞行器各向最大尺寸不超过15厘米，质量10～100克，最大航程1～10公里，巡航速度30～60公里/小时，连续航行时间20～60分钟。
DARPA除对微型飞行器的尺寸、重量、留空时间、飞行速度提出要求外，还从实际应用角度对其特性提出相应要求。
例如：要求微型飞行器应具有自主飞行、携带任务载荷执行特定任务、通信及传输信息等基本特征。
一种微型飞行器概念机的总体设计研究
目录第一章绪论......................................... 错误！未定义书签。
1.1微型飞行器的研究概况........................... 错误！未定义书签。
1.1.1 微型飞行器的由来：......................... 错误！未定义书签。
1.1.2 微型飞行器的基本特征和应用前景............. 错误！未定义书签。
1.1.3 微型飞行器技术研究现状..................... 错误！未定义书签。
1.2微型飞行器中的关键技术......................... 错误！未定义书签。
1.3本文所做的工作和研究........................... 错误！未定义书签。
第二章微型飞行器的总体方案设计..................... 错误！未定义书签。
2.1飞行设计概要................................... 错误！未定义书签。
2.2技术指标的制定................................. 错误！未定义书签。
2.3总体方案的对比选择............................. 错误！未定义书签。
第三章飞机初始总体参数和方案设计................... 错误！未定义书签。
3.1起飞重量的估算................................. 错误！未定义书签。
3.2翼载和推重比的确定............................. 错误！未定义书签。
3.3气动布局形式的选择............................. 错误！未定义书签。
3.4本章小结....................................... 错误！未定义书签。
第四章飞机总体参数详细设计（部件设计）............. 错误！未定义书签。
微型无人机研制的关键技术及军事应用
微型无人机研制的关键技术及军事应用
曲东才
【期刊名称】《飞机设计》
【年(卷),期】2007(27)3
【摘要】研究和预测表明,在21世纪军事作战多样化需求下,研制微型无人机(MAV)等特种作战系统,以便由排、班甚至单兵直接操纵使用,这对作战进程的掌控是非常有益和必要的。
目前美国等航空发达的西方国家对此类特种飞行器的作战应用和关键技术进行了大量论证和研究,率先进行了工程研制,并取得了一些研究成果。
本文主要对MAV涵义、研制的关键技术及主要军事用途进行分析。
【总页数】6页(P46-51)
【关键词】纳米飞行器;MAV(微型无人机);微机载设备;关键技术;军事应用
【作者】曲东才
【作者单位】海军航空工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V279.2
【相关文献】
1.微型无人机军事应用、研究进展及关键技术 [J], 曲东才
2.高空长航时无人机在情报侦察中的军事应用与关键技术 [J], 宋朱刚;蒋盘林
3.试论微型无人机研制的关键技术及军事应用 [J], 谢吉丰
4.试论微型无人机研制的关键技术及军事应用 [J], 谢吉丰
5.电力电缆沟微型巡视无人机的研制与应用 [J], 袁力
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飞机设计 邹 辉 等：A高IR超CR声A速FT湍D流ES高IG效N模拟算法
文章编号：1673-4599（2010）06-0011-06
Vol. 30 No. 6 Dec 第23001卷0
MAV微型飞行器研究进展与总体设计
孙 瑜，张 杰，刘 虎，武 哲
（北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100191）
翼梢涡
螺旋桨滑流
低雷诺数影响
翼梢涡
图 6 微型飞行器表面流动区域[1]
考虑翼梢涡影响的经验公式：
CL,vor CD,vor
（1）
根据模型绘制网格是CFD计算很关键的一
步，结构网格和非结构网格的选择、网格的分区
以及网格量的大小都直接影响着计算结果的准确
性，类似的三维网格如图7所示。
国内微型飞行器的研究不如国外发达国家那 般积极，主要集中在各高校和院所。在此仅简略 介绍（见图4）。
图4依次是：清华精仪系研制的微型飞行 器、南京航空航天大学研制的微型飞行器（“翠 鸟-07”，具有基于MEMS技术的微型自主飞行控 制系统和实时图象传输和“云雀-01”，展长15
13
孙 瑜 等：MAV微型飞行器研究进展与总体设计
摘 要：系统地介绍了微型飞行器的定义、类型、任务和国内外发展现状，提出了现在微型飞行器设计的技术 难点，即在气动力计算时，经典的空气动力学不再适用以及缺乏小展弦比机翼在低雷诺数下飞行的试验数据， 针对这一难点提出了一套系统的设计方案，分为3个部分，分别是气动力建模、多学科优化和仿真与试验。在 气动力建模中采用试验与数值计算相结合的设计方法，在基础试验数据的粗略估算后进行CFD计算达到准确设 计的效果。在多学科优化中重点对续航能力进行了优化。最后通过比较仿真的结果和原型机飞行试验的数据对 设计进行了验证和反馈。此套设计方法适用于大多数微型飞行器的设计。
设计首先应选择对气动力影响较大的外形参 数，如机翼的翼型、展弦比、垂尾的数量等。由 于各参数之间存在耦合，相互之间有不同程度的 影响，所以外形参数的选择需要综合循环考虑。 表1为可选取的外形参数的列表。
机翼 翼型 展长 展弦比 平面形状 翼尖形状
表 1 外形参数列表[1]
螺旋桨 叶型 直径 弦长分布 扭转分布 转速 位置
图 1（a）是 T A C M A V 微 型 无 人 机 ， 体 长 5 3 cm，翼展53 cm，机体用碳纤维复合材料制造，其 柔性的尼龙机翼可绕着机体折叠，因而能将整个 微型无人机装进那不大的圆筒内，携带和使用都 方便。
图1（b）是“黄蜂”无人侦察机（wasp），专 用于近距空中侦察，体长不超过33 cm，重约200 g， 机翼内装有2节锂高分子电池，不仅为电推进系统 提供动力，而且还为机翼提供结构支持，腹内装 有固定焦距的彩色侧拍和正拍照相机，拍摄的照 片可以传回到地面的控制中心。
0 -0.007 -0.02 -0.003
（2）气动力计算 第二步是气动力计算。计算对称受力情况下 定直平飞时的气动力（阻力、升力和俯仰力矩）， 采取的方法是从风洞试验数据中获取基础数据， 然后通过CFD精确计算。 这是设计中最复杂和不确定性最大的一步， 因为流过微型飞行器表面的分为两类流动区域 （见图6），中央区域的流场受到低雷诺数效应的 影响的螺旋桨滑流，两端翼梢区域则受到翼梢涡 作用。由于低雷诺数效应，绕翼型的低雷诺数流
图5为设计方法的流程图。
空 气
机翼设计
动
力 螺旋桨设计
学
模 型
垂尾设计
操纵面设计
多 学 科
部件 选择
优 继航
化 模拟
设
计 动力学
分析
环 境 测
Simulink 仿真
试 原型机
测试
图 5 设计方法流程图
2.3 空气动力学模型
与气动力相关的子系统有机翼、垂尾、螺旋 桨和操纵面，构造一个在对称和非对称飞行条件 下都能满足气动力要求的模型是设计的第一 步 [1,5]。 2.3.1 外形参数选择
关键词：微型飞行器；研究进展；总体设计
中图分类号：V221
文献标识码：A
Research Status and Conceptual Design of Micro Air Vehicle
SUN Yu , ZHANG Jie , LIU Hu , WU Zhe ( School of Aeronautic Science and Technology, Beijing University of Aeronautics
数。
表 2 参考翼型参数[1]
翼型 MH45 N0009 S5010 6063 S8025
类型 弯度/%
S翼型 1.64
对称
0
S翼型 2.21
近似对称 1.43
近似对称 0.49
t/c/% 9.85 9 9.83 7.05 8
Cd,0 0.017 0.011 0.016 0.01 0.01
Cm,c/d -0.006
准确地计算出作用在飞机上的气动力是设 计飞机的关键，对于设计MAV来说，这是一个挑 战，因为关于小展弦比机翼在低雷诺数飞行时的 试验数据几乎为零，而且在低雷诺数情况下，经 典的空气动力学也失去了其利用的价值，因为展 弦比低于2的机翼在低雷诺数飞行情况下存在严重 的复杂的三维流动，这为我们设计MAV设置了一 个巨大的障碍。那么如何取得设计所需的数据？ 单独采取试验或CFD的方法是既耗费时间又耗费 金钱，而且试验精度不高，纯CFD的结果又与实 际情况有出入。所以我们采取试验与CFD相结合 的方法。 2.2 设计方法简要说明
Key words : MAV ; developing status ; conceptual design
微型飞行器（Micro Air Vehicle, MAV）又称纳 米飞行器或微纳米飞行器。微型飞行器定义为一 种尺寸为15 cm大小并能靠其自身能力飞行和完 成各种探测任务的飞行器[1]。微型飞行器是于20 世纪90年代发展起来，其应用技术基本上已超出
垂尾 垂尾数 展长 展弦比 位置
操纵面 类型 展长 展弦比 位置
2.3.ห้องสมุดไป่ตู้ 机翼设计
机翼设计是飞机设计的重要组成部分，本文
分为3步进行，分别是翼型选择、气动力计算和稳
定性检验。
（1）翼型选择
第一步是翼型选择。在低雷诺数下，能满足
升阻力和力矩特性并适合飞翼使用的翼型只有S
翼型和对称或近似对称翼型，表2为参考翼型的参
and Astronautics , Beijing 100191, China )
Abstract : The definition, classification and function of the Micro Air Vehicle (MAV) are introduced as well as its developing status in the world. The technical difficulty of MAV design is put forward, that is the classic aerodynamics is no longer applicable under a serious influence of low Reynolds numbers, and flight test data of low aspect ratio wing is lacked. According to that difficulty, a systematic design scheme is proposed that includes aerodynamic modeling, multi-disciplinary optimization and simulation and testing. Numerical calculation combined with experiment is used in aerodynamic modeling. Multi-disciplinary optimization is emphasized on the capacity of endurance, and finally, the design verification and feedback by comparing simulation results and prototype flight testing data. This design method applies to most MAV design.
（a） 图 1 美国微型飞行器
（b）
1.1.2 法国
法国也对该领域进行了开发与研究，他们首
先对翼展为20 cm的微型飞行器进行概念性研究。
法国武器装备部在2000年启动为期5年的联合计
划，目的是对微型飞行器及其系统技术和作战使
用进行论证。法国研制的微型飞行器在2005年前
进行首次飞行（不带有效载荷）。最初两年的研
传统的飞机设计和空气动力技术的研究范畴，是 对传统航空技术的一种挑战，同时它的出现也开 拓了纳米技术和微机电系统技术在航空领域的应 用。微型飞行器的发展和应用，必将推动国防科 技工业的发展，并且具有广阔的民用前景。
收稿日期：2010-03-17；修订日期：2010-09-20
第6期
飞机设计
12
1 MAV研究进展
究将在几所大学和工业部门的科研实验室联合进
行，并向法国武器装备部提供设计方案。2007年9
月17日，第七届国际微型飞行器（MAV7）大会以 及飞行大赛在法国图卢兹举行（见图2）。
图 2 第七届国际微型飞行器作品
1.1.3 日本 日本开发成功当今世界上最轻的微型无人机
“μFR－II”。该机采用二重反转式螺旋桨，可 以按照程序设计路线自主飞行，携带微型摄像机 并可以将拍摄到的画像情报迅速传送回基地。该 机直径136 mm、高85 mm、自重12.3 g，可持续飞 行3 min。今后其飞行时间将得到延长。该机未来 将主要担负室内恐怖活动发生时或核灾害场所的 情报收集任务（见图3）。