开题报告基本格式

毕业设计（论文）开题报告题目无人侦察机的建模与仿真专业名称机械设计制造及其自动化班级学号 06031104学生姓名陈华敏指导教师许瑛填表日期年月日一、选题的依据及意义：进入20 世纪90 年代，由于冷战结束后各国军费削减、军队裁员，迫使军方努力寻求既能完成特定任务，又花费较少的途径，这无疑为无人侦察机的发展提供了机遇。

21 世纪的无人侦察机将成为侦察卫星和有人侦察机的重要补充和增强手段。

它与侦察卫星相比，具有成本低、侦察地域控制灵活、地面目标分辨率高等特点；与有人侦察机相比，具有可昼夜持续侦察的能力，不必考虑飞行员的疲劳和伤亡等问题，特别在对敌方严密设防的重要地域实施侦察时，或在有人驾驶侦察机难以接近的情况下，使用无人侦察机就更能体现出其优越性。

无人侦察机已成为重要的空中侦察装备。

从无人侦察机的内在潜力和发展趋势来看，无人侦察机永远无法完全取代有人侦察机，但将不再附属于有人侦察机，而会成为有人侦察机强有力的补充。

而且随着高新技术的发展，无人侦察机在实战中的应用会越来越多，范围将越来越广。

我国在无人机的研究方面起步较晚，应该更加关注无人侦察机，在该项技术研究方面加大力度，研制和开发新型先进无人侦察机，这样才能在电磁战场上变被动为主动，打好未来的高技术战争。

二、国内外研究概况及发展趋势：国内外概况：一、国外无人侦察机的发展现状以色列在发展和应用无人侦察机方面走在当今世界的前列。

从20 世界70 年代开始，以色列已独立或与美国、瑞士等国合作发展了三代无人侦察机，即第一代“侦察兵”，第二代“先锋”、“徘徊者”，第三代“搜索者”、“猎犬”、“苍鹭”和“眼视”等。

这些无人侦察机的活动范围近的约100km ，远的可达1000km ，续航时间从4h到40h 不等，装载不同的侦察设备，可执行照相侦察、电视侦察、红外成像侦察或电子侦察，所获情报可直接或通过无线电中继实时传回地面指挥中心。

美国重视发展长航时、三军通用的无人侦察机，技术处于世界领先水平。

根据美军的无人侦察机发展计划，重点研制长航时无人侦察机，已研制成功“蚋蚊750”和“捕食者”中空长航时无人侦察机。

“蚋蚊750”和“捕食者”属于中空长航时无人侦察机，续航时间达40h，可在目标上空巡逻20h 以上。

机上装有先进的光电侦察设备、电子侦察设备和数据传输设备。

“蚋蚊750”曾在波黑冲突中进行10 多次侦察监视飞行，为随时掌握战区形势变化、制定相关政策提供情报。

在波黑战争后期和科索沃战争中，“捕食者”被派往战场执行侦察任务。

正在研制的“全球鹰”是一种高空长航时无人侦察机，目前尚处在样机试验阶段。

除美国、以色列外，还有一些国家的军队也装备有无人侦察机。

例如，英国的“不死鸟”、俄罗斯的“图-243”、德法合作研制的“布雷维尔”、南非的“秃鹰”等无人侦察机和加拿大的cl-227 无人侦察直升机。

二、国内无人侦察机的发展现状我国从20世纪50年代开始研制无人机，开发出多种靶机和侦察无人机，基本上都是中低空小型无人机，飞行高度和飞行速度较低，巡航半径小，续航时间短，还没有真正意义上的高空长航时无人机。

无人机采用遥控、程序控制或者两者相结合的方式，而且无人机和任务设备分别由不同的操纵手来控制，主要完成诸如航拍、校射等任务，自动化程度不高，同时任务设备的性能有限，以ccd相机和flir为主，机载sar技术还不成熟。

在无人机尤其是任务设备的发展方面同美国、以色列等国家还有较大的差距，但国内也有许多高校和科研院所对无人机和任务设备进行了研制。

在国外，sar已成功地应用于飞机和卫星上；国内已先后研制成功了用于微波遥感的侧视sar，有关单位所开展的机载前斜视高分辨率sar的研究工作，已经进入了试飞阶段,-.。

根据我国目前的情况，可以在现有的基础上，利用低空小型无人机的经验，发展中高空无人机，研制新型任务设备，在提高无人机和任务设备性能的同时，通过改进控制技术，利用信息融合技术来提高综合控制性能，从而提高侦察效果。

世界无人机发展趋势世界主要国家研制、装备未来军用无人机有以下发展趋势。

(一)高空、长航时小型短程无人机适合近距离战场侦察、目标指示、火力校准等,但很难满足电子对抗、电子侦听的需要,主要存在承载能力小,供电不足,续航时间短等问题。

发展高空、长航时无人机是必然趋势,美国正在加紧研制“高点”和“秃鹰”无人机(美国波音公司研制的“秃鹰”无人机设计高度为27km,航程14km,续航时间160h) ,这两种无人机可完成空/ 海大范围搜索和监听,空战早期预警、充当跨国通信中继平台,甚至可以替代低轨道通信卫星,承担高分辨率侦察与监视任务。

美国还利用太阳能来研制高空、长航时无人机,这种称为“太阳之神”的无人机续航时间可达几个月,它的主要任务是通信中继。

(二)智能化随着微电子技术、自动监视和导航定位技术的发展,研制智能化无人机已成为可能。

智能化无人机能够自主地飞到目标区,自主搜索目标、探测敌方的地形特征和搜索战术部署情况,并识别战机与威胁,自主决策行动,并携带智能武器系统。

据报道,美国防高级研究计划局已出台一种智能化无人机的方案,将在2025年前投入使用的“攻击星strike star”属于此种无人机。

(三)隐身性现代战争远程奔袭和精确打击的作战方式对隐身性能的要求越来越高。

无人机体积小、重量轻、采取独特的外形设计,使其雷达反射截面积比有人驾驶飞机小得多,而且无人机机体表面涂敷着隐身性能很好的涂料,使其隐身能力大大增强,如美国波音公司的“蜻蜓”无人机验证机采用鸭翼、水平尾翼和2个旋翼作为产生升力的翼面;进气道与机身在外形上融为一体,大大降低了雷达的反射截面积;且旋翼与机身表面都涂敷了用于吸收雷达波的复合材料,使其隐身性能大幅提高。

美国最新研制x - 47“飞马座”无人战斗机的验证机选择菱形布局,同时尽量减少机体表面缝隙,机体全部采用具有隐身性能的复合材料,因此, 雷达反射截面积极小。

此外,无人机还可实施电子干扰来增强其雷达隐身能力, 以及利用其体积小、重量轻、灵活的特点,通过超加速升降、倒飞、急转弯等机动方式增强其隐蔽性。

(四)微型化微型无人机通常指基准尺寸(长度和翼展) 小于15cm 的无人机, 重量不超过1kg,这种无人机用雷达或红外传感器很难探测,飞行起来很安静,常使人无法察觉。

美国防预研计划局和海军研究实验室近年来一直在研究、设计和制造巴掌大小的无人机用于执行情报、监视、侦察和电子战任务,通过人工、弹药或武器平台发射升空,靠纽扣大小的电机或喷气发动机驱动。

随着纳米技术、微型传感器技术、微电波技术的进步,微型无人机将得到进一步的发展。

目前美国正在着手包括12 种微型无人机的研制计划, 其中2 种固定翼、1 种旋转翼和1 种折叠翼型已开始动作。

这4种机型尺寸均为15cm,时速48km,并装有5g的微型gps装置, 1种固定翼样机还装有军用摄像机, 航程5 ～10km;旋翼型重300g,可携带红外成像设备,gps导航,续航时间可达2h。

“微星”(mi2crostar) 、“黑寡妇”( black widow)等为目前美国在研的微型无人机。

(五)强攻击能力现代地面防空武器装备地不断发展,使飞机面临的威胁日益增大,用无人机代替有人机执行对地攻击(特别是高风险的压制防空) 甚至空战任务的必要性越来越明显。

而且航空电子设备的小型化、集成化、智能化和信息融合,以及载荷能力的提高,使无人攻击机跨入了作战飞机的行列。

美国研制的“无限战斗空中飞行器”既可执行情报侦察任务,又可执行作战突击任务,它使用重量为45～113kg的小型“灵巧”炸弹等多种精确制导武器,是一种极具杀伤破坏力的无人化武器。

有人预言,到2025年左右,无人攻击机将有可能成为战斗机群中的主力。

(六)作战任务扩展化无人机技术已日趋成熟, 性能日臻完善,它能够承担的任务范围进一步扩大,任务级别由战术级扩展到战役、战略级; 任务性质由支援性保障任务扩展到攻击性任务,并将作为新的杀伤性平台出现在21 世纪战场上。

侦察无人机的任务已由战术侦察范围向战略侦察范围扩展。

美军在2001 年后就用“全球鹰”高空长航时无人机取代u - 2有人侦察机。

在21 世纪,无人侦察机将成为卫星侦察、有人侦察的重要补充与增强手段。

无论在战略还是战术范围,无人机都将成为应用非常广泛的低风险、高费效比的战场感知平台,成为2010年c4 isr系统的重要组成部分。

无人预警机通过将预警雷达天线与侦察雷达天线共装在无人机的机翼上,实现一架无人机可同时完成对空中目标预警和对地面监视目标的能力。

预期能取代目前的预警机和“联合星”战场侦察飞机。

无人战斗机设计人员因无需考虑驾驶员的生理和心理极限,可设计出布局奇特,性能怪异,具有高过载、大机动、高隐身能力的无人战斗机。

在21世纪, 无人作战空中飞行器将取代有人轰炸机、歼击机、武装直升机和巡航导弹的部分功能,成为空中精确打击武器系统的一种新手段。

美国计划用空战型无人机取代f - 16 /18战斗机。

三、研究内容及实验方案：1、研究内容：参照文献进行无人侦察机的结构设计。

无人侦察机的总装配图和主要零件的工程图。

使用三维建模软件ug/pore，设计各零件的三维模型，并进行虚拟装配和运动仿真，并得到相关的运动曲线，加以分析，整理。

2、实验方案：(1)，无人侦察机的原理分析，构思无人侦察机的模型，对机型进行设计。

(2)，计算机构的各运动、力学参数，把零件模块化。

(3)，使用ug/pore进行三维建模，进行虚拟装配。

(4)，使用ug/pore进行运动仿真。

四、目标、主要特色及工作进度：1、任务目标：通过对现阶段无人侦察机分析了解，设计无人机结构。

并做出其零件的三维模型，并进行虚拟装配和运动仿真。

2、主要特色：(1)运用ug/pore三维设计技术，实现无人侦察机结构的三维虚拟装配和运动仿真。

(2)机械结构的创新设计，及原理的创新。

3、工作进度：1 搜集有关资料，熟悉无人机原理，撰写开题报告 3.1.－3.5 1 周2 相关外文文献资料的阅读与翻译（6000字符以上） 3.8－3.19 2周3．总体传动方案设计3.22－4.9 3 周4．无人机的结构设计及建模4.12－5.7 4 周5．基于软件的无人机组装及运动模拟 5.10－6.4 4 周6．撰写毕业论文 6.7－6.25 3 周7. 答辩准备及毕业答辩 6.28－7.2 1 周五、参考文献：[ 1 ] 空军装备部. 美国空军2025. 北京:蓝天出版社, 1999[ 2 ] 刘桐林等. 高技术战争中的撒手锏. 北京: 解放军文艺出版社,2000[ 3 ] 岳长胜等. 美国武器装备透视.北京:国防工业出版社, 2002[ 4] 郑涛无人机系统的仿真和建模研究[学位论文] 2001[ 5] 孙桓等主编.机械原理（第六版）.高等教育出版社，2001年[ 6] 陶梅贞主编.现代飞机结构综合设计，西北工业大学出版社.2001年[7 ] 曾洪江、黄聪编著.catia v5机械设计从入门到精通中国青年出版社2004年[ 8] 李志尊,韩凤起．ug nx cad基础应用与范例解析[m]．机械工业出版社，2004年 [ 10] y.fujimoto and a.kawamura．autonomous control and 3d dynamic simulation of biped walking robot including environmental force interaction．ieee robotics and automation magzine，1998，5(2):33~42。