空间飞行器设计-第11讲
- 格式:ppt
- 大小:1017.50 KB
- 文档页数:35
摘要四轴飞行器具备飞行器的所有优点,又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点,具有广阔的应用前景。
可应用于军事上的地面战场侦查和监视,获取不易获取的情报。
能执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务,可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。
在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。
工业上可以用在平安巡捡,大型化工现场等人工不容易到达的空间作业。
因此,四轴飞行器的研究意义重大。
本文主要讨论四轴飞行器的设计实现、建模分析与控制器设计。
首先从历史的角度介绍小型四轴飞行器的开展现状,引入现代四轴飞行器的研究,以及运用现代控制理论进展的研究方法和取得的结果。
其次是给出本次毕业设计的四轴飞行器样机模型与飞行控制器电路设计。
文中着重从机械构造与飞行控制器硬件电路设计方面论述四轴飞行器的设计。
文中详细分析了机械构造设计中的元器件选型,实现了一个切实可用,能满足应用研究的四轴飞行器模型。
之后分析四轴飞行器的飞行控制原理,在此根底上进展动力学分析,建立四轴飞行器的动力学模型。
通过软件设计实现飞行控制器方案,并通过protues软件践行模拟仿真以讨论其可行性。
关键词:四轴飞行器;单片机;飞行控制器;无人机ABSTRACT TheKeywords:Four aircraft; SCM; Flight controller; UAV目录1.绪论 (1)1.1国外研究现状 (1)1.2本文研究目的及意义 (2)1.3本文的主要容 (3)2.机械构造设计 (4)2.1元器件的选择 (4)2.1.1四轴飞行器根本工作原理 (4)2.1.2旋翼和机架确实定 (5)2.1.3其他小部件的选择 (5)2.2电机 (6)2.3总体构造 (7)3.硬件设计 (10)3.1概述 (11)3.2硬件电路的设计与选型 (11)3.2.1飞行控制系统构造 (11)3.2.2单片机选型及介绍 (12)3.2.3电机驱动电路 (14)3.2.4无线通讯与遥控 (17)3.2.5电源电路设计 (18)3.3 硬件局部整体电路图 (19)4.软件设计及调试分析 (20)4.1PWM调速原理分析 (20)4.2调速局部设计及分析 (22)4.3红外遥控系统的程序设计 (26)4.3.1红外发射局部 (26)4.3.2红外接收局部 (28)4.3.3键盘设计 (31)5. 调试分析 (33)5.1 Protues简介 (33)5.2调试结果分析 (37)完毕语 (38)致 (39)参考文献 (40)附录A:外文原文 (41)附录B:中文翻译 (51)附录C:程序源代码 (55)1 绪论1.1国外研究现状四轴飞行器是无人飞行器的一种,也就是智能机器人,四轴指飞行器的动力是由四个旋翼式的飞行引擎提供。
2024年飞行器设计与制造专业考试真题一、设计题2024年飞行器设计与制造专业考试真题给出了以下飞行器设计任务,请根据题目要求完成相关设计。
任务:设计一种垂直起降飞行器(VTOL),用于城市内交通。
要求:1. 飞行器需要具备垂直起降和水平飞行的能力。
2. 飞行器应能够运输至少4名乘客。
3. 飞行器应具备适应城市交通需求的紧凑设计和机动性。
4. 飞行器应考虑环保因素,使用清洁能源或减少污染排放。
设计思路和方案:在城市交通拥堵问题日益严重的情况下,垂直起降飞行器成为一种潜在的解决方案。
本设计将采用气动力学原理,结合先进材料和技术,实现垂直起降飞行器的设计。
1. 起降系统:为实现垂直起降,采用可变转向推力技术。
通过具备可调节推力的发动机和推力矢量控制系统,飞行器可以在有限空间内垂直起降,并进行平稳的切换到水平飞行。
2. 机身设计:飞行器采用紧凑的机身设计,以适应城市交通需求。
采用轻量化材料,如碳纤维复合材料和铝合金,以提高飞行器的结构强度和耐久性。
3. 客舱布局:飞行器的客舱应设有至少4个座位,并提供舒适的乘坐体验。
在安全方面,应配备安全带和紧急救援装置。
4. 动力系统:为满足环保需求,飞行器将采用电动推进系统。
电动推进系统采用清洁能源,如锂电池或氢燃料电池,以减少对环境的污染。
同时,可采用智能能量管理系统,优化能源利用效率。
5. 自动驾驶系统:为提高飞行器的安全性和稳定性,设计中将加入自动驾驶系统。
该系统采用先进的传感器和自主飞行算法,保证飞行器的稳定性、导航和避障能力。
总结:通过采用气动力学原理、先进材料和技术,本设计提出了一种满足城市内交通需求的垂直起降飞行器。
设计考虑了垂直起降能力、乘客运输、紧凑性和环保因素。
将采用可变转向推力技术、轻量化材料、电动推进系统和自动驾驶系统,以实现飞行器的垂直起降、水平飞行、舒适乘坐和环保运营。
该设计可为城市内交通拥堵问题提供有效解决方案,推动未来飞行器技术的发展。
面向“总师型”人才培养的航天飞行器设计课程创新建设作者:时圣波龚春林苟建军谷良贤粟华吴蔚楠来源:《高教学刊》2024年第19期基金項目:教育部产学合作协同育人项目“校企协同实践教学体系与模式师资培训”(220602608103420)第一作者简介:时圣波(1985-),男,汉族,山东菏泽人,博士,副教授,博士研究生导师。
研究方向为飞行器总体及结构设计。
DOI:10.19980/23-1593/G4.2024.19.013摘要:航天飞行器设计是航空宇航科学与技术相关专业本科生的专业核心课程,以培养“总师型”后备人才基本能力和素养为教学目标。
航天飞行器设计涉及要素多、概念多、学科耦合强,强调综合性、系统性和创造性。
该文讨论航天飞行器设计课程的四个主要教学难点,结合西北工业大学办学目标,详尽地阐述课程创新建设思路。
课程在知识体系、教学方法、教学资源方面持续改革,构建“国防战略牵引-航天思政引入-工程案例分析-虚拟仿真强化”的创新教学模式,论述课程创新建设具体实施过程。
通过多维度评价与反馈,课程创新建设效果良好,有力支撑总体专业骨干和总师后备人选培养。
关键词:航天飞行器设计;“总师型”人才培养;系统工程思维;航天特色思政;全过程评价中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2024)19-0050-04Abstract: Space Vehicle Design is a core course for undergraduates majoring in aeronautical and astronautical science and technology. The aim of the course is to cultivate the basic ability and quality of "chief designer" candidate talents. Space Vehicle Design involves many elements,concepts, and coupling multi-disciplines. Comprehensiveness, systematism and creativity can be emphasized in this course. The four main teaching difficulties of this course are discussed. The ideas of innovation construction are carefully explained in combination with the educational goals of Northwestern Polytechnical University. The knowledge system, teaching methods and teaching resources are persistently improved. An innovative teaching model of 'motivation of national defense strategy - introduction of aerospace ideological and political education - analysis of engineering cases - strengthening of virtual simulation' is constructed. The specific implementation process of innovation construction of this course is described. The innovation construction of this course has a good effect through multi-dimensional evaluation and feedback, which could strongly support the cultivation of the space vehicle conceptual design talents and chief designer candidates.Keywords: Space Vehicle Design; cultivation of 'chief designer' talents; system engineering thinking; aerospace ideological and political education; whole process evaluation发展航天、探索宇宙承载着人类几千年不懈的追逐,航天飞行器寄托着人类拓展时空运用的希望。
《空间飞行器飞行动力学》课程教学大纲课程编码: T1180230课程中文名称:空间飞行器飞行动力学课程英文名称:SPACECRAFT DYNAMICS总学时:50 讲课学时:50 实验学时:0习题学时:0 上机学时:0学分:3授课对象:飞行器设计专业、空间环境专业本科生先修课程:高等数学、普通物理、理论力学、自动控制理论教材及参考书:《空间飞行器动力学》,刘暾. 赵钧,哈尔滨工业大学出版社《空间飞行器动力学与控制》,M.H.卡普兰一、课程教学目的《空间飞行器动力学》是一门航天工程专业学生的专业基础课。
本课程主要研究空间飞行器动力学的基本概念、原理和应用,包括轨道动力学和姿态动力学两大部分,其主要任务是培养学生:建立空间飞行器动力学的基本概念,理解飞行器的运动与受力之间的关系,掌握空间飞行器动力学问题的基本分析方法;掌握应用空间飞行器动力学的基本理论,解决一般的空间飞行器动力学应用问题的基本技能;了解空间飞行器动力学理论、方法及其应用的最新发展;掌握使用相关的参考文献、计算机应用软件进行动力学问题研究分析的能力;《空间飞行器动力学》是高等工科院校中航天工程类专业的一门主要课程。
通过该课程的学习,学生可以初步掌握解决空间飞行器动力学问题的基本方法和技能,并了解其他空间飞行器应用问题的动力学依据,为日后从事空间飞行器的动力学及其他的空间飞行器应用专业的研究工作奠定初步的理论基础。
二、教学内容及基本要求轨道动力学部分(上篇)第一章绪论(1学时)概论,齐奥尔科夫斯基公式,单级火箭的极限速度。
第二章空间飞行器的入轨(1学时)运载火箭的运动方程式,纵向平面内的动力学方程,运载火箭导引规律。
第三章空间飞行器的轨道(4学时)两体运动方程的建立、求解,中心引力场中的运动,四种基本轨道的轨道方程、特性及时间方程。
第四章轨道的建立和星下点轨迹(2学时)空间飞行器轨道建立的方法,轨道要素与发射参数的关系,星下点轨迹的描述。