飞机结构课程设计-方向舵设计

摘要舵机是航空航天器飞行控制系统中一个不可缺少的重要组成部分，它是控制器的一个施力装置，根据控制器的指令产生相应的力和力矩，来操纵导弹舵面导向机构，从而实现飞行姿态和轨迹的控制。

因此，舵机系统的性能好坏直接影响着飞行控制系统的性能和飞行安全。

Matlab/Simulink软件模块，是具有动态建模、仿真及综合分析功能的高性能软件包。

它为用户提供了一个非常友好的仿真环境，支持连续、离散和混合的线性、非线性系统，并且为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，还包括了众多的线性和非线性环节，使用极为方便。

采用Matlab/Simulink模块对舵机系统进行建模与仿真，无论对其性能分析，还是系统辅助设计，都有重要的意义。

关键词：电机舵；伺服直流电机；控制电机目录1 电动舵系统 (1)1.1电动舵机的国内研究现状 (1)1.2 电动舵机系统的组成 (1)1.3 电动舵机系统的工作原理 (2)2 电动舵机系统器件 (3)2.1伺服电机选型 (3)2.2 减速器 (4)2.3 反馈装置及其数学模型 (5)2.3.1 电流反馈 (5)2.3.2 伺服电机转子位置检测及速度反馈 (6)2.3.3 伺服电机转速、角度反馈以及舵面角度反馈 (6)3 系统的数学模型 (8)3.1. 伺服放大器 (8)3.2 直流伺服电机 (8)3.3 减速器 (9)3.4反馈电位计 (9)3.5电动舵机系统结构图 (9)4 电动舵机系统仿真 (11)4.1 simulink框图搭建 (11)4.2仿真结果 (12)5 结束语 (13)参考文献 (14)致谢 (15)1 电动舵系统1.1电动舵机的国内研究现状舵机作为伺服执行机构，广泛应用于飞机、导弹、火箭等飞行器，由于这些现代的飞行器要求其控制系统具有高精度．高灵敏度和高可靠性，因此对舵机的性能提出了更高的要求，促使舵机向着质量、体积不断减小，承载能力不断增强控制性能不断提高的方向发展，于是新型高性能舵机的研究和开发引起了各国军方和科研机构的极大关注。

飞机原理与构造课程设计一、课程设计背景随着社会的不断发展，飞机作为一种重要的交通工具，已经成为人们出行的主要选择之一。

了解飞机的原理与构造不仅是对技术人员的要求，也是对广大群众科学素质的要求。

本课程设计旨在帮助学生深入了解飞机的原理与构造，提升学生对航空技术的理解和掌握，为未来的工作和研究打下坚实基础。

通过设计实践以增强学生的动手能力和实际应用水平。

二、课程设计目标2.1 知识目标1.掌握飞机构造，包括机翼、机身、发动机、起落架等；2.熟悉飞机的三轴，包括横滚轴、俯仰轴和偏航轴的原理和作用；3.熟悉飞行主要指标，包括速度、高度、迎角、滑行角等；4.熟悉飞机飞行原理，包括升力、阻力、推力、重力等；5.了解飞机的控制原理，包括副翼、升降舵、方向舵等。

2.2 技能目标1.能够绘制飞机结构草图；2.能够模拟飞机飞行；3.能够根据要求设计并制作小型飞机模型；4.能够设计飞机试飞方案。

2.3 态度目标1.具备项目合作精神，能够与团队成员协作完成任务；2.具备创新思维，能够从不同角度考虑问题；3.具备实践动手能力和解决问题的能力。

三、课程设计内容3.1 飞机构造与原理1.飞机结构图解2.飞机种类及特点3.飞机三轴原理及作用4.飞机航空力学原理5.飞机控制原理与方法3.2 飞机模拟与设计1.飞行主要指标计算2.飞行试飞方法与方案设计3.飞机模拟仿真实验4.飞机模型设计与制作3.3 课程设计实践1.飞机试飞实践2.飞机模型制作实践3.飞机模拟仿真实践四、课程评价根据学生的课程设计报告、设计方案及实践成果进行评价，具体评价标准如下：1.课程设计分组、合作能力与领导能力；2.课程设计报告的完成度和质量；3.设计方案的可行性和完整性；4.实践成果的创新性、完整性和可行性。

五、参考文献1.高速气动力学与航空飞行（第5版）2.飞行器设计（第2版）3.航空发动机原理及发展4.飞机设计基础（第2版）以上是本次飞机原理与构造课程设计的内容，希望能够对学生在航空领域有更深入的认识，增强实践动手能力和解决问题的能力，提高对航空技术的理解和掌握，为未来的工作和研究打下坚实基础。

飞机部件课程设计长空无人机方向舵设计2013/1/15一、初步方案的确定1.1方向舵的受力形式使用载荷11kN，载荷较小，故选用单梁式方向舵前端外形参数:X 0 21 42 64 84Y 0 12。

8 17。

8 19.6 19。

4由上表可得出最厚位置为64mm处由于平尾与方向舵存在干涉，需要在方向舵前缘开一口，深度为50mm，不会影响到梁。

蒙皮由前缘及两侧壁板组成，为了便于前缘蒙皮的安装,采用“匚“形梁，如图所示1.2悬挂点配重参考《飞机结构设计》,悬挂点的数量和位置的确定原则是：保证使用可靠、转动灵活、操纵面和悬臂街头的综合质量轻.由于载荷较小，初步确定为二或三个.增加悬挂点数量可使操纵面受到的弯矩减小，减轻了操纵面的质量，但增加了悬臂街头的质量和运动协调的难度.减少悬挂点数量可是运动协调容易，但操纵面上弯矩增大，且不符合损伤容限思想，一般悬挂点不少于2个。

在长空无人机方向舵中,由于垂尾后掠角为0,且方向舵根稍弦长相同，所以运动协调十分容易，所以采用3悬挂点。

1。

3翼肋的布置采用15个翼肋（含2端肋)，间距90mm由于结构高度较低，为了方便装配，后部翼肋分为2个半肋.分别与蒙皮铆接组成壁板后在与梁铆接装配，且左右半肋应分别向上、下延伸一小段距离，以方便壁板与梁的铆接。

1。

4配重方式配重方式有两种，即集中配重与分散配重，因本飞机速度较低，且对重量较敏感，所以采用集中配重的方式，在方向舵的上下两端伸出配重块1.5操纵接头的布置为使最大扭矩尽可能小，将接头布置在中间，与中部悬挂点采用螺栓连接1。

6开口补强前缘开口处两侧采用加强肋，梁腹板开口处采用支座的三面对其加强。

1。

7理论草图支座2支座1 支座3二、总体载荷计算2。

1气动载荷弦向分布根据已知条件，展向分布均匀，则单位展长载荷q use=pu se/L a=11000/1280N/mm=8。

59375N/mmq des=1.3quse=11。

171875N/mm再根据弦向载荷分布及气动中心位置，可得出载荷弦向分布如下图：根据面积和气动中心的位置可得a=30。

无人机方向舵设计课程设计7330568飞机部件课程设计长空一号无人机方向舵设计目录一、初步方案 (4)1.1、结构形式 (4)1.2、翼肋布置 (4)1.3、悬挂点配置 (4)1.4、操纵接头的布置 ............................. 错误!未定义书签。

1.5、配重方式.................................. 错误!未定义书签。

1.6、开口补强方案............................... 错误!未定义书签。

1.7、方向舵理论图............................... 错误!未定义书签。

二、载荷分布及内力图.............................. 错误!未定义书签。

2.1、载荷分布................................... 错误!未定义书签。

2.2、悬挂点位置的确定 (5)2.3、内力图 (7)三、设计计算3.1、梁3.1.1、尺寸的确定 (7)3.1.2、材料的选择 (8)3.1.3、扭矩及扭矩图 (8)3.1.4、梁腹板校核 (10)3.1.5、梁缘条的校核 ............................. 错误!未定义书签。

3.2、蒙皮的设计计算 (12)3.2.1、前缘蒙皮校核 (12)3.2.2、后段蒙皮校核........................... 错误!未定义书签。

3.3、肋的设计计算 (14)3.3.1、后段普通肋的计算....................... 错误!未定义书签。

3.3.2、后段中间加强肋设计..................... 错误!未定义书签。

3.3.3、端肋肋的设计........................... 错误!未定义书签。

3.3.4、前缘加强肋的设计....................... 错误!未定义书签。

飞机升降舵课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解飞机升降舵的基本概念、作用原理及其在飞行控制中的重要性。

2. 学生能够掌握飞机升降舵的构造、分类及与其相关的飞行术语。

3. 学生能够描述飞机升降舵在不同飞行阶段对飞机姿态的影响。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析飞机升降舵在飞行中的调整方法，并解释其对飞机升降的影响。

2. 学生通过模拟实验和小组讨论，培养解决实际飞行问题的能力，提高动手操作和团队协作能力。

3. 学生能够运用图示、模型等方法，清晰、准确地展示飞机升降舵的工作原理。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对航空科技的兴趣，激发他们探索航空领域的热情。

2. 培养学生勇于尝试、积极探究的学习态度，增强他们面对困难的信心。

3. 增进学生对国家航空事业的认识，培养他们的爱国情怀和民族自豪感。

课程性质：本课程为航空科普课程，结合物理学和工程学知识，注重理论与实践相结合。

学生特点：五至六年级学生具有较强的求知欲和动手能力，对新鲜事物充满好奇。

教学要求：教师应运用生动形象的语言，结合实际案例和实验，引导学生主动探究，提高学生的实践操作能力。

同时，关注学生的情感态度，培养他们的合作精神和爱国情怀。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- 飞机基本结构及飞行原理简介；- 飞机升降舵的构造、分类和工作原理；- 飞机升降舵与飞机姿态的关系及调整方法；- 相关飞行术语及操作规范。

2. 实践操作：- 飞机模型制作：引导学生分组制作飞机模型，并安装升降舵；- 模拟飞行实验：组织学生进行模拟飞行实验，观察升降舵对飞机姿态的影响；- 小组讨论：针对实验过程中遇到的问题，引导学生进行小组讨论，提出解决方案。

3. 教学大纲：- 第一课时：飞机基本结构及飞行原理介绍，飞机升降舵的构造及分类；- 第二课时：飞机升降舵工作原理，相关飞行术语及操作规范；- 第三课时：模拟飞行实验，观察升降舵对飞机姿态的影响；- 第四课时：小组讨论，总结升降舵在飞行中的调整方法及注意事项。

某无人机方向舵设计无人机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV）是近年来快速发展的一种航空机器人，已经在军事、商业、科研等领域得到广泛应用。

无人机的方向舵是控制无人机航向和姿态的重要组成部分，对无人机的稳定性和操控性具有决定性影响。

在本文中，将重点讨论无人机方向舵的设计。

首先，对于无人机方向舵的设计，需要考虑的主要因素包括结构设计、操控方式、控制算法等。

在结构设计方面，无人机方向舵的形式有多种选择，常见的包括水平尾翼、侧向推力器、360度旋转推力器等。

其中，水平尾翼是最为常见的方向舵形式，可以通过可调角度的尾翼控制无人机的航向。

侧向推力器则通过改变推力的方向来实现航向控制，具有快速响应和高操控性的特点。

而360度旋转推力器则可以实现无人机在任意方向上的推力调节，对于特殊应用场景具有一定的优势。

针对不同的应用需求，可以根据实际情况选择合适的方向舵结构。

其次，操控方式是无人机方向舵设计中需要考虑的另一个重要因素。

常见的操控方式包括遥控器操控和自主操控两种方式。

在遥控器操控方式下，操作员通过遥控器发出指令，通过无线通信传输到无人机，从而实现对方向舵的控制。

自主操控方式则是通过预先设定的控制算法和传感器信息进行无人机方向舵的控制，无需人工干预。

对于不同的应用场景，可以根据实际需求选择合适的操控方式。

最后，控制算法是无人机方向舵设计中的关键环节。

控制算法的选择和设计直接影响到无人机的操控性和稳定性。

常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、自适应控制算法等。

PID控制算法是一种经典的控制算法，通过不断调整比例、积分和微分三个参数，使得系统能够快速收敛到设定值。

模糊控制算法则是一种基于模糊逻辑的控制算法，通过模糊化输入和输出，以及模糊规则的定义和推理，实现对系统的控制。

自适应控制算法是一种能够动态调整控制参数的控制算法，可以根据系统的变化自动调整控制参数，以适应不同的工作环境和任务需求。

飞机前轮转弯课程设计说明书(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--前言一、飞机前轮转弯机构设计1．飞机前轮转弯机构的构造由哪些构件构成前轮的选择2．飞机前轮转弯机构的功用3．飞机前轮转弯机构的工作原理二、飞机前轮转弯液压系统设计1．液压系统简介液压系统工作原理设计选择液压元件，对元件展开设计工作液压系统的安装调试2．飞机前轮转弯液压系统工作原理3．飞机前轮液压系统的组成元件液压缸的结构手操纵三位四通转阀设计液控三位四通阀设计联动电磁阀设计4．液压油的选用三、飞机前轮转弯机构及液压系统的工作要求1．环境要求；2．性能要求；3．可靠性要求；四、飞机前轮的保养与维护1．飞机前轮转弯机构的保养与维护；2．飞机前轮转弯液压系统的保养与维护；结论参考文献任何人造的飞行器都有转弯的过程。

对飞机而言，实现这一功能的系统主要就是飞机起落架前轮转弯系统。

飞机相对汽车等交通工具是一个庞然大物。

因此，它在地面实现转弯操纵要比汽车复杂得多。

而且它要承受得载荷和强度也要比汽车前轮大得多。

总之，飞机前轮起落架的作用主要有一下4个：（1）飞机在地面滑跑时的转重。

（2）代替前轮减摆器而起到前轮减摆的作用。

（3）在飞机进行停机坪拖行的时候，它还可以起到拖机拖压的作用。

（4）支撑整个飞机的重量由于飞机前轮在飞机转弯时的重要性，所以说设计一种安全可靠性能良好的飞机前轮转弯液压系统是十分必要的。

本次设计就这一论题展开。

第一章飞机前轮转弯机构设计1．飞机前轮转弯机构的构造。

由哪些构件构成。

飞机前轮转弯机构是由前轮、方向舵脚蹬、前轮转弯、离合器、前轮转弯作动筒、转弯输入摇臂、滑轮、转弯环、钢索鼓轮、钢索及前轮转弯计量活门组成的。

前轮的选择。

前轮应是滚动式的。

充入轮胎的压缩空气可以减震，外胎要求高弹性橡胶制成，既要耐磨又要有弹性。

2.飞机前轮转弯机构的功用。

(1)飞机在地面滑跑时的转弯作用；(2)代替前轮减摆器而起到前轮减摆的作用；(3)在对飞机进行停机坪拖行的时候，可以起到拖机施压的作用；(4)飞机在地面时起到支撑飞机的作用。

方向舵结构限制器设计在飞控系统控制律设计中的考虑作者：张明峰来源：《科技资讯》 2014年第21期张明峰(上海飞机设计研究院上海 201210)摘要:所谓的结构限制器,是民机在飞控系统控制律设计时,根据飞机结构最大限制包线,在控制律设计中设计的一条限制曲线,控制飞机各控制面的最大偏度不会超过当前构型下的结构限制。

本文以某型飞机方向舵控制律设计为例,分析了结构限制器在控制律设计时应考虑的问题和处理方法。

关键词:民机控制律结构限制器方向舵中图分类号:V249 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(c)-0097-02方向舵控制系统是在不同飞机构型下,根据空速调节脚蹬到舵面的控制增益,保证在全空速范围内具有良好的操纵品质;同时,根据空速对方向舵的行程进行限制,以限制方向舵对垂尾的载荷。

方向舵控制增益和行程限制是两个独立的功能,且都是空速的函数,计算采用的空速来源相同,均受空速误差的影响。

当用于控制律计算的空速小于实际空速时,方向舵控制增益大于其理论值,当满权限操纵时,气动载荷可能会超出结构强度限制,且这时的限制行程也因空速误差而增大,不能对空速误差引起的方向舵偏度超限进行限制。

反之,空速系统提供的空速大于实际空速时,方向舵控制增益小于其理论值,影响方向操纵能力。

1 方向舵限制器控制1.1 方向舵控制限制飞控系统控制律设计,首先应需满足操作机动性的需求,这里的操作机动性要求,除了考虑正常飞行的操作机动性要求外,还需考虑出现故障时如单发失效、模式降级等情况的要求,如一般单发失效时方向舵会进一步放开其操作权限,以进行单发失效推力补偿。

方向舵控制限制的取值即是在综合考虑各种情况后,取偏航轴向舵面控制的最低要求。

在控制律的设计和实现中要保证方向舵舵面的控制权限不会降低到控制限制曲线以下,表1为某型飞机根据风洞数据得到的第一轮方向舵控制限制情况。

1.2 方向舵结构限制方向舵结构限制是在风动数据基础上的计算结果,表2即为某型飞机在风洞数据基础上计算得到的方向舵结构限制情况。

飞机方向舵课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解飞机方向舵的基本结构、功能及工作原理；2. 学生能掌握飞机方向舵在飞行中的作用，了解不同飞行阶段方向舵的使用方法；3. 学生了解方向舵与其他飞机操纵面的配合关系，明确飞行中协调操纵的重要性。

技能目标：1. 学生能通过模型或模拟器操作，熟练掌握方向舵的控制技巧；2. 学生能够运用所学知识，分析飞机方向舵在飞行中出现的问题，并提出解决方案；3. 学生能够运用科学探究方法，对方向舵的使用进行实验与探究。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对航空事业的热爱和探索精神，增强学习飞行器知识的兴趣；2. 学生树立正确的安全意识，了解方向舵操作在飞行安全中的重要性；3. 学生培养团队合作精神，学会在团队中沟通、协作，共同解决问题。

课程性质：本课程为航空知识科普课程，旨在帮助学生了解飞机方向舵的基本原理和操作方法，提高学生的航空知识素养。

学生特点：五年级学生对飞行器有一定的兴趣，好奇心强，具备一定的动手操作能力和探究精神。

教学要求：课程要求结合实际，注重实践操作，鼓励学生主动探究，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

教学过程中，注重培养学生的安全意识和团队合作精神。

通过课程目标的实现，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 飞机方向舵的结构与功能：介绍飞机方向舵的构造，包括舵面、转轴、操纵系统等组成部分，阐述方向舵在飞行中的主要功能；相关教材章节：第五章“飞机的操纵系统”，第3节“方向舵的构造与作用”。

2. 飞机方向舵的工作原理：讲解方向舵在飞行中如何实现飞机的偏航控制，分析空气动力学原理在方向舵中的应用；相关教材章节：第五章“飞机的操纵系统”，第4节“方向舵的工作原理”。

3. 方向舵的操作方法：介绍在不同飞行阶段，如起飞、巡航、降落等情况下，方向舵的操作技巧及注意事项；相关教材章节：第六章“飞行操作”，第2节“方向舵的操作方法”。

A320飞机方向舵建模徐建新;宋丽娜【摘要】According to the present demand for aircraft components virtual design, two modeling methods of A320 aircraft rudder are proposed. Oneis to combine MATLAB programming and data processing functions with the practically measured point coordinate data of rudder face to gain and optimise the rudder contour. Then output the optimized curve to CATIA and ifll it to gain rudder surface. The other is to obtain three views of rudder by referring to references. And make modeling with CATIA modules of Part Design,Sketch Tracer and Generative Shape Design. Also the process details were offered and the practical circumstances of the two methods were concluded. It will provide a model base for rudder teaching and its performance analysis and static test, improve the teaching quality and effects and develop the students' ability of engineering practice. Atthe same time possible failure of rudder can be predicted in advance with virtual modeling and thus corresponding measures can be taken in time. It will improve the aircraft safety.%基于目前航空器组件的虚拟设计需求，对A320飞机方向舵提出了两种新的建模方法。