军事侦察无人机空气动力学
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cav-h飞行器参数Cav-H飞行器参数引言:Cav-H飞行器是一种新型的无人机,具备卓越的飞行性能和多功能特点。
本文将介绍Cav-H飞行器的参数,包括机身尺寸、飞行速度、航程、载荷能力、悬停能力和飞行控制系统等方面。
一、机身尺寸:Cav-H飞行器的机身采用轻质复合材料制造,具有较小的体积和重量。
其整体尺寸为长2米、宽1.5米、高0.5米,机身紧凑且流线型设计,能够提供良好的空气动力学性能。
二、飞行速度:Cav-H飞行器具备出色的飞行速度。
其最大水平飞行速度可达每小时160公里,垂直上升速度可达每秒5米,垂直下降速度可达每秒3米。
这一优秀的速度性能使得Cav-H飞行器在快速响应任务和紧急救援等领域发挥重要作用。
三、航程:Cav-H飞行器拥有出色的航程表现。
搭载高能量密度电池,它可以连续飞行6小时,并覆盖最大飞行距离达到1000公里。
这使得Cav-H飞行器在长时间巡航、侦察和监视等任务中具备长久的持续性能。
四、载荷能力:Cav-H飞行器具备高强度的载荷能力。
其最大有效载荷为50公斤,可以携带各类传感器、摄像机、荷载和装备等。
这使得Cav-H飞行器在搜救、物流运输和军事侦察等领域具备广泛的应用前景。
五、悬停能力:Cav-H飞行器具备出色的悬停能力,能够在特定位置稳定悬停。
采用全向推力系统和先进的飞控算法,它能够实现精确的悬停和定点飞行,适用于特定任务需求,如航拍摄影、测绘和建筑检测等。
六、飞行控制系统:Cav-H飞行器配备先进的飞行控制系统,包括惯性导航系统、GPS导航系统和自主飞行控制软件等。
这些系统能够实现飞行器的自主导航、路径规划和自动避障等功能。
同时,Cav-H飞行器还具备远程遥控和自主飞行模式,可根据需求进行灵活切换。
七、安全性能:Cav-H飞行器注重安全性能,具备多重保护机制。
它采用高强度材料制造,具备良好的抗风能力和防撞能力。
同时,飞行器还配备了故障自动检测和返航功能,确保飞行安全。
结论:Cav-H飞行器作为一种先进的无人机,具备优秀的飞行性能和多功能特点。
无人机方面知识无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)作为一种新型的航空器,因其高效、灵活、便捷等优点,在多个领域得到了广泛应用。
随着技术的发展,无人机的种类及功能也越来越多样化。
本文将从无人机的概念、分类、使用领域等方面进行介绍并探讨其发展前景。
一、无人机的概念无人机是一种没有人员搭乘的自主飞行器,其控制和导航由预先设置的程序控制或者无线电遥控控制。
目前,无人机仍处于发展初期,其主要用途是进行军事侦察和打击、民用遥感测绘、环境监测等。
与传统飞机相比,无人机具有体积小、重量轻、成本低、维护简单等优点,可以在需要飞行的一段时间内完成多次飞行任务,极大地提高了执行任务的效率。
二、无人机的分类按照载荷分类:①侦察型无人机:主要用于军事侦察和监视,能够进行低空高清航拍、实时视频传输等。
常用的侦察型无人机有美国“麦克风”、“极限光线”等。
②攻击型无人机:主要用于打击敌方目标,可搭载有远程导弹和高精度制导炸弹等武器。
常用的攻击型无人机有美国著名的MQ-1“捕食者”、MQ-9“猎鹰”等。
③运输型无人机:主要用于货物运输。
如美国UPS公司的无人机MYTH-II,能够安全将货物从一个城市的UPS集散中心送到另一个城市的UPS集散中心。
④科研型无人机:主要用于各种体系的空气动力学研究,如中国大熊猫保护研究生态无人机、美国NASA的无人机X-43等。
按照功能分类:①民用无人机:用途广泛,主要服务于各个行业的领域,如测绘、城市管理、环境监测等。
如菜鸟无人机快递等。
②军用无人机:与军方的特种部队和广大民兵部队配合,建立起具有强大作战能力和监视能力的现代化军事装备,充分满足了各军种实战化建设的需求。
如“解放军音光电侦察无人机”。
三、无人机的使用领域1.军事领域无人机在这个领域发挥的最大的贡献莫过于精准打击。
随着技术的更新换代,中国的无人机已经全部改装为常规导弹搭载。
具体包括两个方面,一方面是所谓的“无人机炮灰”战斗机,同样装备常规导弹;另一方面是专门用于对陆对海打击的攻击型无人机。
无人驾驶航空器的系统架构设计无人驾驶航空器,也被称为无人机,近年来在各个领域得到了广泛的应用和迅速的发展。
从军事侦察到民用航拍,从物流配送再到农业植保,其身影无处不在。
而无人驾驶航空器能够实现各种复杂的任务,关键在于其精心设计的系统架构。
无人驾驶航空器的系统架构可以大致分为几个主要部分,包括飞行平台系统、动力系统、导航与控制系统、通信系统以及任务载荷系统。
飞行平台系统是无人驾驶航空器的“身体”,主要由机身、机翼、起落架等组成。
机身的设计需要考虑空气动力学原理,以减少飞行中的阻力,提高飞行效率和稳定性。
机翼的形状和尺寸则直接影响着升力和飞行性能。
起落架要具备足够的强度和可靠性,以保证在起降过程中的安全。
同时,飞行平台系统还需要考虑结构的轻量化,以减轻整体重量,延长飞行时间。
动力系统是无人驾驶航空器的“心脏”,为其提供飞行所需的动力。
常见的动力来源有电动、油动和混合动力。
电动动力系统具有低噪音、低维护成本和环保等优点,但续航能力相对有限。
油动动力系统则具有较长的续航时间,但噪音较大,维护成本也较高。
混合动力系统结合了两者的优点,是目前的一个研究热点。
在动力系统的设计中,还需要考虑电池的性能、发动机的功率和效率、螺旋桨的设计等因素,以确保提供充足而稳定的动力。
导航与控制系统是无人驾驶航空器的“大脑”,负责指挥其飞行路径和姿态。
这一系统通常包括传感器、飞控计算机和执行机构。
传感器用于收集飞行器的位置、速度、姿态等信息,常见的传感器有 GPS、惯性测量单元(IMU)、气压计、磁力计等。
飞控计算机对传感器收集到的数据进行处理和分析,通过复杂的算法计算出控制指令,并发送给执行机构,如舵机、电机等,以调整飞行器的飞行姿态和方向。
为了提高导航与控制系统的精度和可靠性,往往会采用多种传感器的数据融合技术,以及先进的控制算法,如 PID 控制、自适应控制、模糊控制等。
通信系统是无人驾驶航空器与地面站之间的“桥梁”,负责传输数据和指令。
多旋翼无人机飞行原理
多旋翼无人机是一种利用多个旋翼进行升降和悬停的飞行器,它在军事、民用、科研等领域有着广泛的应用。
其飞行原理主要涉及到空气动力学、控制系统和飞行动力学等方面的知识。
下面将详细介绍多旋翼无人机的飞行原理。
首先,多旋翼无人机的飞行原理与传统飞机有所不同。
传统飞机通过翅膀产生
升力,而多旋翼无人机则是通过旋翼产生升力。
每个旋翼都由一根旋翼桨叶和一个马达组成,它们可以通过控制旋翼桨叶的转速和倾斜角来调节飞行器的升力和姿态。
多旋翼无人机通常有四个以上的旋翼,这样可以提高飞行器的稳定性和操控性。
其次,多旋翼无人机的飞行原理涉及到空气动力学。
旋翼在飞行中产生升力的
过程中,会受到空气的阻力和扭矩的影响。
为了保持飞行器的稳定性,需要对旋翼的转速和倾斜角进行精确控制。
此外,飞行器的机身设计、气动外形和布局也会对飞行性能产生重要影响。
再次,多旋翼无人机的飞行原理还涉及到飞行动力学。
飞行器在飞行过程中需
要保持平衡、稳定和灵活。
这就需要通过控制系统对飞行器进行精确的控制。
控制系统通常包括姿态稳定系统、导航系统、飞行控制系统等,它们可以通过传感器获取飞行器的状态信息,并通过电子控制器对旋翼进行精确控制。
综上所述,多旋翼无人机的飞行原理涉及到空气动力学、控制系统和飞行动力
学等多个方面的知识。
通过对这些知识的深入理解和应用,可以设计出性能优良、稳定可靠的多旋翼无人机。
未来随着科技的不断发展,多旋翼无人机的飞行原理也将得到进一步完善和提升,为人类带来更多的便利和帮助。
单选1.伯努利方程成立的前提条件不包括()。
A.流体是不可压缩的B.流体是可压缩的C.流体是没有粘性的D.与外界没有能量交换2.与升力有关的阻力是()。
A.摩擦阻力B.诱导阻力C.干扰阻力D.压差阻力3.流体的粘性系数与温度之间的关系是?()A.液体的粘性系数随温度的升高而增大B.气体的粘性系数随温度的升高而增大C.液体的粘性系数与温度无关D.气体的粘性系数随温度的升高而降低4.减小摩擦阻力的措施不包括()。
A.机翼采用层流翼型B.在机翼表面安装一些气动装置,不断向附面层输入能量C.保持机体表面的光滑清洁,尽量减小机体与气流的接触面积D.在机翼安装翼梢小翼5.压差阻力的影响因素不包括()。
A.机体各部件结合部位形成的流管形状B.物体的迎风面积C.物体的形状D.物体相对气流的位置6.机翼的焦点是()。
A.作用在机翼上的气动力合力的作用点B.迎角改变时,机翼气动升力增量的作用点C.迎角改变时,作用在机翼上的气动力合力的作用点D.迎角改变时,机翼气动力合力增量的作用点7.迎角的定义是()。
A.相对气流与机身轴线之间的夹角B.相对气流与尾翼弦线之间的夹角C.相对气流与飞行轨迹之间的夹角D.相对气流与机翼弦线之间的夹角8.转捩是指()。
A.附面层由紊流状态转变为层流状态B.附面层由层流状态转变为紊流状态C.由机体表面到附面层边界的距离D.附面层的厚度9.摩擦阻力的影响因素不包括()。
A.附面层内气流的流动状态B.机体各部件组合时的相对位置C.机体与气流接触的面积D.机体表面状态10.减小压差阻力的措施不包括()。
A.尽量减小机体的迎风面积B.暴露在空气中的机体各部件外形应采用流线型C.适当安排各部件之间的相对位置D.飞行时,除了起气动作用的部件外,其他机体部件的轴线应尽量与气流方向平行。
11.下列关于低速飞行时飞机阻力曲线图的描述,不正确的是()。
A.诱导阻力是随着飞行速度的提高而逐渐增大B.诱导阻力是随着飞行速度的提高而逐渐减小C.废阻力是随着飞行速度的增加而增大D.在诱导阻力曲线和废阻力曲线相交点总阻力最小12.下列关于临界迎角的描述,不正确的是()。
无人机制造技术与应用研究在当今科技飞速发展的时代,无人机已经成为了备受瞩目的焦点。
从军事领域的侦察、打击,到民用领域的航拍、物流配送、农业植保等,无人机的应用范围越来越广泛。
而这一切的实现,都离不开先进的制造技术作为支撑。
一、无人机制造技术1、材料选择无人机的制造首先需要考虑材料的选择。
为了减轻重量、提高强度和耐腐蚀性,碳纤维复合材料、铝合金等轻质高强材料成为了首选。
碳纤维复合材料具有优异的力学性能,但其成本相对较高。
铝合金则在成本和性能之间取得了较好的平衡,广泛应用于中低端无人机的机身结构。
2、机身设计与制造机身设计是影响无人机性能的关键因素之一。
良好的机身设计需要考虑空气动力学原理,以减少飞行阻力、提高飞行稳定性和机动性。
制造工艺方面,传统的机械加工、注塑成型等方法逐渐被 3D 打印技术所补充。
3D 打印能够快速制造复杂形状的零部件,大大缩短了研发周期和降低了成本。
3、动力系统动力系统是无人机的核心组成部分。
电动动力系统由于其简单可靠、无污染等优点,在小型无人机中占据主导地位。
电池技术的不断进步,使得无人机的续航时间和负载能力得到了一定程度的提升。
对于大型无人机或对续航要求较高的应用场景,燃油发动机仍然是不可替代的选择。
4、飞行控制系统飞行控制系统是无人机的“大脑”,负责控制无人机的姿态、高度、速度等参数。
传感器技术的发展,如陀螺仪、加速度计、磁力计、GPS 等,为飞行控制系统提供了精确的测量数据。
先进的控制算法能够根据这些数据实时调整电机转速和舵面角度,确保无人机稳定飞行。
5、通信系统通信系统是实现无人机与地面站之间数据传输的关键。
目前,常见的通信方式包括无线电通信、卫星通信等。
无线电通信适用于短距离、低数据量的传输,而卫星通信则能够实现全球范围内的远程控制和数据回传,但成本相对较高。
二、无人机的应用1、航拍与影视制作无人机航拍为影视制作带来了全新的视角和创意。
通过搭载高清摄像机,无人机能够拍摄出令人惊叹的空中画面,用于电影、电视剧、纪录片等的拍摄。
无人机控制技巧与飞行操作秘籍随着科技的不断进步,无人机已经成为人们生活中的一部分。
无论是航拍、物流还是军事侦察,无人机的使用范围越来越广泛。
然而,掌握无人机的控制技巧和飞行操作秘籍对于飞行员来说至关重要。
本文将探讨一些无人机控制技巧和飞行操作秘籍,帮助飞行员提升技术水平。
一、熟悉无人机的基本结构和控制原理在掌握无人机的控制技巧之前,飞行员首先需要熟悉无人机的基本结构和控制原理。
无人机通常由机身、电机、电调、电池、传感器和遥控器等组成。
了解无人机的结构和各个部件的功能,对于掌握无人机的控制技巧至关重要。
此外,了解无人机的飞行原理和控制方式,可以帮助飞行员更好地掌握飞行操作。
二、掌握无人机的基本控制技巧1. 悬停技巧悬停是无人机飞行中最基本的技巧之一。
飞行员需要通过微调油门和姿态来保持无人机在空中的稳定悬停。
在悬停过程中,飞行员需要注意调整无人机的姿态,保持平稳的飞行高度,同时注意风向和风速的变化,以确保无人机的稳定性。
2. 转弯技巧在无人机飞行中,转弯是常见的操作之一。
飞行员可以通过控制无人机的姿态和油门来实现转弯。
在转弯过程中,飞行员需要注意控制无人机的速度和角度,以避免过度转弯或者失去控制。
3. 高度控制技巧无人机的飞行高度对于航拍和物流等应用非常重要。
飞行员可以通过控制无人机的油门来调整飞行高度。
在调整飞行高度时,飞行员需要注意飞行环境和空气动力学的影响,以确保无人机的稳定飞行。
三、注意飞行安全和法律规定在掌握无人机的控制技巧和飞行操作秘籍的同时,飞行员还需要注意飞行安全和法律规定。
无人机的飞行可能会对周围的人和物造成潜在的威胁,因此飞行员需要遵守相关的法律法规,并采取必要的安全措施,以确保飞行的安全性。
四、不断练习和提升技术水平无人机的控制技巧和飞行操作秘籍需要通过不断的练习和实践来提升。
飞行员可以选择在开阔的场地进行飞行练习,逐渐熟悉无人机的控制方式和飞行特点。
此外,飞行员还可以参加相关的培训课程和比赛,与其他飞行员交流经验,不断提升自己的技术水平。
无人机专业的介绍需要学习那些课程什么的就业前景一般会学习以下课程:1、无人机结构搭建课程:主要介绍无人机的科普应用,让孩子自己动手DIY组装无人机;2、无人机编程初级课程:认识无人机的分类及飞行原理,鼓励孩子对科学的兴趣;3、无人机编程进阶课程:全面理论的课程讲解,让孩子学会各种创意玩法;4、无人机编程高阶课程:让孩子自己选取音乐,创作无人机编队舞蹈。
无人机应用技术是普通高等学校专科专业,属于航空装备类专业。
本专业培养德、智、体、美全面发展,具有良好职业道德和人文素养,掌握电工电子技术、传感器技术、无人机机体结构、动力系统、通信与操纵系统组成和原理等基本知识,具备无人机装配、调试、维护、维修与操控能力,从事组装、调试、维修、操控、地勤和无人机作业等工作的高素质技术技能人才。
1.核心课程电子技术、飞行器空气动力学、无人机原理与构造、无线电遥控技术、无人机控制技术、无人机调整技术、无人机故障检修等。
2.实习实训在校内进行无人机制作、无人机装配、无人机模拟飞行、无人机故障诊断与检修等实训。
在无人机制造企业和无人机应用单位进行实习。
主要面向无人机制造企业、国土资源局、军事部队、农业系统、救援系统、影视公司,在无人机组装与调试、无人机操控、无人机维修、无人机作业等岗位群,从事无人机装调、维护维修、操控与地勤等工作无人机应用技术专业有哪课?就业前景怎样?Hello同学们,今天学姐要为大家介绍的是无人机应用技术专业~感兴趣的话就快快跟我一起看下去吧!基本情况无人机应用技术专业学制为三年,层次为专科(高职)专业类为航空装备类,代码是460609。
主要研究无人机原理、无人机操控、飞机构造、无人机修理基础等方面。
核心课程本专业的核心课程主要包括《航空通信技术》飞机原理与结构》无人机导论与飞行法规》无人机构造与制做》无人机飞控技术》等。
就业方向本专业主要的就业方向是在无人机应用类企业,从事无人机遥感数据采集与处理、环境监测、电力巡查、农业植保、影像航拍、摄影测量等岗位。
飞行器的原理和分类飞行器是一种能够在大气中自由航行的交通工具,它依靠空气动力学原理以及各种动力系统来实现飞行。
本文将探讨飞行器的原理和分类。
一、飞行器的原理1. 空气动力学原理飞行器在空中飞行时依靠空气动力学原理,其中最重要的是气流和升力的作用。
气流是指空气在飞行器周围流动的状态,而升力是由于气流对飞行器产生的上升力量。
飞行器的翼面形状、机翼的攻角和飞行速度都会影响气流的流动和升力的大小。
2. 动力系统飞行器的动力系统是提供推进力量的关键,常见的动力系统包括螺旋桨、喷气发动机和火箭引擎等。
螺旋桨通过旋转提供向前的推力,喷气发动机则是通过喷射燃料燃烧产生的高速气流来推动飞行器前进,火箭引擎则是利用燃烧推进剂产生的反冲力来推动飞行器。
二、飞行器的分类根据不同的原理和用途,飞行器可以分为以下几类:1. 飞机飞机是一种以机翼产生升力并以螺旋桨或喷气发动机提供推进力的飞行器。
根据用途和结构,飞机可以进一步分为商用飞机、军用飞机和私人飞机等。
商用飞机主要用于民航运输,军用飞机则用于军事任务,而私人飞机则被一些富豪和高管用于个人交通。
2. 直升机直升机是一种通过旋转翅膀产生升力和提供推进力的飞行器。
它可以在垂直起降,并且能够悬停在空中。
直升机广泛应用于军事、医疗救援和警务等领域,其灵活性赋予了它独特的优势。
3. 无人机无人机是一种不需要人操控的自动飞行器,它可以通过远程控制或预设的路径进行飞行任务。
无人机的应用范围非常广泛,包括军事侦察、航拍摄影、快递物流等。
4. 高空飞行器高空飞行器是指能够在离地球大气层较远的高空进行飞行的飞行器。
典型的高空飞行器有卫星和航天飞机等。
卫星用于通信、导航和气象预报等领域,而航天飞机则可用于进行载人航天探索。
总结:飞行器的原理和分类涵盖了从飞机、直升机到无人机和高空飞行器的广泛范围。
它们通过理解空气动力学原理和不同的动力系统,实现了在大气中的自由飞行。
飞行器的不断发展和应用为人类带来了便利和进步,并在各个领域发挥着重要作用。
大一无人机知识点总结高中大一无人机知识点总结(高中)无人机是指没有人员驾驶的飞行器,也被称为无人驾驶飞行器(RPAS)。
无人机的应用范围越来越广泛,从军事侦察到农业作物喷洒,无人机技术正以惊人的速度发展。
在大一学习过程中,我们掌握了一些基本的无人机知识点,下面我将对这些知识进行总结。
1. 无人机的组成部分无人机主要由四个部分组成:机身、动力系统、控制系统和载荷系统。
机身是无人机的结构框架,通常由轻质材料制成,如碳纤维或铝合金。
动力系统是无人机的动力源,可以是电力或燃油发动机。
控制系统包括导航、通信和自动驾驶功能,用于操纵无人机的飞行。
载荷系统是无人机携带的设备,如相机、传感器或其他科学仪器。
2. 无人机的分类根据用途和设计特点,无人机可以分为多个分类。
常见的无人机分类包括:(1)多旋翼无人机:该类型的无人机由多个旋翼组成,能够垂直起降和悬停。
(2)固定翼无人机:该类型的无人机类似于传统飞机,需要一定的起飞和降落跑道。
(3)混合动力无人机:结合了多旋翼和固定翼无人机的特点,具备垂直起降和长航时能力。
(4)远程无人机:可以飞越长距离进行任务,通常用于军事侦察或货物运输。
(5)概念性无人机:指一些新颖和实验性的设计,包括太阳能无人机、气球无人机等。
3. 无人机的飞行原理无人机的飞行原理涉及机体的姿态控制和空气动力学原理。
在多旋翼无人机中,旋翼产生的升力和推力控制无人机的飞行。
通过改变各个电机的转速和偏航、横滚和俯仰等参数,可以实现无人机在空中的各种运动。
4. 无人机的操作与安全在操作无人机时,需要遵守一系列的规定和程序,以确保飞行的安全。
这包括选择适当的飞行场地、遵循当地法律法规和航空规定、确保设备状态良好和进行适当的飞行前准备。
此外,操作者还应具备一定的飞行技能和紧急情况应对能力,以确保无人机的安全飞行。
5. 无人机的应用领域无人机的应用领域非常广泛,涉及军事、民用、商业和科研等领域。
在军事领域,无人机可以用于侦察、目标跟踪和打击等任务。
军校无人机专业就业前景最新无人机专业就业前景好不好无人机应用技术系新兴技术,属于高新前沿科技产业,随着科技的发展,无人机应用除军事用途外,在民用领域也就越来越广泛,由于无人机具有运行或成本低,无人员伤亡风险,机动性能好,可进行超视距飞行,使用方便高效等特点,目前已被成功用于影视航拍、测绘航测、高压线巡查、地址勘探、抢险救灾、农药喷洒、商业表演等领域。
国内无人机近几年来发展比较快,而除军事用途外,由于无人机成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等的优势,使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。
无人机专业就业方向有哪些在无人机专业就业上,从无人机研发、生产、维修、驾驶等方面都有着大量的就业岗位,需求缺口大,无人机人才是国家紧缺的人才资源。
无人机专业学生毕业后,可从事的就业广泛,包括农业植保、电力巡检、地理检测、资源勘探、影视艺术航拍、新闻直播、快递运输等等。
目前除了研发岗位外,无人机行业最吃香的岗位就是无人机飞手。
据了解,如今国内无人机企业高达1.27万家,共有实名登记的无人机83万架,飞行小时上千万。
无人机专业就业方向有:航空拍摄、航空摄影、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、应急救灾、农作物估产、农田信息监测、管道、高压输电线路巡查、野生动物保护、科研实验、海事侦察、鱼情监控、环境监测、大气取样、增雨、资源勘探、毒、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查、通信中继、城市规划、数字化城市建设等方面。
无人机专业概况本科专业:无人驾驶航空器系统工程、无人机系统工程专业、无人机工程专业专科专业:无人机应用技术中职专业:无人机应用专业近些年兴起的无人机专业来说,2013年,中国只有两所院校设立了无人机相关专业,2015年,教育部公布新增“无人机应用技术”专业,2016年设立该专业的院校开始激增。
军事侦察无人机空气动力学 【摘 要】在军事侦察领域,无人机得到了广泛的应用,为侦察工作的开展提供了更多的保障。而就目前来看,军事侦察无人机在空气动力学方面存在一些特殊问题,值得无人机设计和操纵人员给予更多的关注。基于这种情况,本文对军事侦察无人机的空气动力学展开了分析,以期为关注这一话题的人们提供参考。
【关键词】军事侦察 无人机 空气动力学 在世界范围内,军事侦察无人机多为低雷诺数无人机,具有一定的空气动力学特性。加强该类无人机的空气动力学研究,则能够帮助无人机设计人员更好的完成无人机翼型的设计选型,从而确保无人机的飞行性能。此外,也可以帮助无人机操纵人员更好的了解无人机的飞行特点,继而更好的完成军事侦察任务。 1 军事侦察无人机及其空气动力学特点 所谓的无人机,其实就是无人驾驶飞机的简称,是目前最热门的军事装备研究项目之一。在使用的过程中,无人机虽然无需人在飞机内部操纵,但是仍然需要人在地面或其他飞机上操纵。但不同于普通飞机,无人机只需要在关键时刻操纵,比如降落、判断目标或作重要决策等时刻。在其他时刻,无人机则可以按照预装的程序执行不同的任务,无需人的过多干预。所谓的军事侦察无人机,则是在军事侦察活动中应用的无人机。目前,较多国家的海军、陆军和空军已经开始利用无人机进行海陆空的侦察。在美国,用于地面侦察的无人机有“全球鹰”,可以利用光电探测系统、地搜索雷达等机载设备每日完成约103700km2土地的探测,并且利用卫星将录取数据实时发送给地面站。在国内,目前服役的军用侦察无人机为无侦-5型无人远程侦察机。自上世纪70年代开始,我国就开始仿制“火蜂”无人机,并将其命名为WZ-5型,需要利用母机运载和发射。而现役无人机也是由该种无人机改进而来,装有全球定位系统和惯性导航系统,利用涡轮喷气发动机提供动力,装有红外摄像机、光学和电视等设备,续航时间可达3小时,飞行高度可达17500m。 从空气动力学角度来看,军事侦察无人机需要满足隐身要求,所以其气动设计需要同时考虑气动性能和隐身性能要求。所以,该类无人机在气动外形上需要满足高升阻比和隐身要求,并且满足高机动性要求。为满足这些要求,大多无人机采取的都是无尾设计方案,一些则采取了推力矢量控制方案。针对无尾型无人机,其在气动力方面需要寻求全新操纵机构,然后利用该机构进行垂直尾翼的替代,从而为机身提供足够的偏航力矩,继而使无人机能够灵敏完成不同的动作。而多数无人机都会遭遇小雷诺数空气动力学问题,这也成为了军事侦察无人机的一大特点。所谓的雷诺数,则是决定机翼和边界层性质是否失速的参考数值,可以作为无人机空气动力学研究的参考依据[1]。想要获得该参数,还要对无人机的机翼失速问题展开分析,以便通过测量翼弦长度完成雷诺数的计算。如果无人机的机翼雷诺数保持在临界数值以上,其在飞行的过程中将拥有较好的性能。而临界雷诺数的大小,与翼型厚度和弯曲程度等参数有关。此外,在军事侦察无人机空气动力学研究方面,除了研究机翼的空气动力学问题,还要从整体角度对其空气动力学问题展开分析,才能更好的满足无人机的气动性能要求。 2 军事侦察无人机空气动力学研究 2.1 无人机机翼的空气动力学研究 2.1.1 翼型分析 在设计无人机机翼时,通常使用百分数进行翼型厚度、最高点和中弧线弯曲度等参数的表示,而机翼弦长则为基准长度,需要从前缘作出发点。目前,无人机的翼型有较多种类,通常要冠以研究单位或个人的名字。在对翼型外形坐标进行表示时,需要利用百分数完成翼型上、下弧线上的一些点的坐标的表示,坐标原点为前缘。在对翼型性能进行表示时,需要对其在不同迎角所具有的升阻比、升力系数、焦点力矩系数和阻力系数等参数进行表示。除了阻力和升力特性,还要了解翼型数据在压力中心上的位置。如果升力作用点在翼弦上,则阻力也要作用于翼弦位置。通常的情况下,中小型无人机拥有较大的雷诺数,与普通飞机无过大气动力差别,在翼型选择上可以采取常规设计方法。但是,军事侦察无人机通常为高空长航时无人机,其雷诺数较小。因为,高空空气较为稀薄,长时间在高空飞行,将导致无人机需要由较大升力系数,需要使用喷气式发动机。在这一条件下,无人机翼型设计只能选取升力系数较大的机翼类型,以满足翼型升阻比大的?O计要求。在两种翼型拥有相当的升阻比的情况下,则可以进行对应升力系数较大的翼型。通常的情况下,可以选用新的层流翼型以满足该要求,比如“全球鹰”就是采取该种翼型,具有较大的机翼展弦比,并且翼弦较短,具有较大的升力系数。 2.1.2 翼型所受影响分析 无人机的机翼并非是无限长的翼展,其上翼面压力较小,下翼面则具有较大压力。所以在翼尖的位置,气流会向上流动,从而产生涡流。而整个机翼的气流流动,都会受到涡流的影响。首先,受涡流影响,机翼的上下压力分布将发生改变,从而导致上下面的压力差减小,继而导致机翼升力减小。其次,在涡流影响下,机翼的迎角会有所减小,靠近翼尖的位置的迎角减小的幅度更大,以至于机翼总升力系数会遭到减小。再者,在涡流的影响下,机翼后面气流会开始向下倾斜,从而导致机翼阻力增加。该阻力被称之为诱导阻力,在无人机进行大迎角飞行的条件下,该阻力值将占据总阻力的1/3以上,因此会影响无人机飞行的稳定性。为克服涡流效应,则需要提高机翼的升力系数。而一般的情况下,机翼的升力系数就是沿着翼展方向各个剖面升力系数的平均值[2]。如果机翼为梯形,越靠近翼尖的位置弦长越小,其局部升力系数将较大,容易导致机翼失速。想要改善机翼升力系数分布,则要采取扭转翼平面的设计方法。具体来讲,就是沿着翼尖方向逐渐减少翼型安装角,从而使翼型根部具有较大的迎角,继而使翼尖过早失速的问题得到解决。 2.1.3 机翼性能改善方法 想要使无人机的机翼性能得到改善,还要采取良好翼型,并提高机翼雷诺数和加大展弦比。除此之外,还可以使用翼尖小翼的方法进行机翼升阻比的提高。从以往研究来看,通过加装翼尖小翼,就可以将小型无人机的最大升阻比提高至10.6%。但是,使用该种设计方法,将导致机翼流场复杂,从而导致小翼气动特性受到较多参数的影响,如倾斜角、安装角和小翼高度等,通常难以完成小翼气动特定的精确计算。想要获得最佳参数组合,则需要借助风洞试验进行参数确定。而在对无人机的气动特性进行改进时,则需要对根部弯矩增加问题和全机静稳定性对机翼空气动力特性产生的影响展开分析[3]。由于军事侦察机有着较高的机动性要求,所以不能只提高机翼升阻比,还要对其隐身要求和操纵稳定性进行考虑,因此通常需要采用增加前后缘襟翼的方式进行机翼改进,并且配合以推力矢量控制方法。 2.2 无人机整体的空气动力学研究 对军事侦察无人机的空气动力特性展开分析可以发现,整个无人机受到的空气动力就是各部件受到的空气动力之和。而无人机的升力主要由机翼提供,包含尾翼在内的其他部件只会产生较小的升力。在阻力方面,无人机的各部分部件都会产生阻力。因为,各部件之间存在相互干扰作用,所以总的阻力可能要高于各部件阻力之和。因此在研究军事侦察无人机的空气动力学时,还要对无人机整体的空气动力学特点展开分析。 2.2.1 各部件阻力系数分析 在对无人机总的气动特性展开分析时,需要利用风洞试验完成各附着物体的阻力系数的测试。如果不开展风洞试验,则需要利用各种资料完成各物体阻力系数的汇总分析,然后进行阻力的计算。从机身阻力上来看,军事侦察无人机无座舱,但是需要完成各种侦察设备的安装,所以机身仍然有一定的大小。但是,该类机身都是流线型机身,拥有不小于表面摩擦阻力的机身阻力。在无人机雷诺数较小的情况下,可以将机身边界层当成是层流,可以边界层附近数值为摩擦力系数,然后结合机身横截面积进行机身阻力系数的求取。此外,由于军事侦察无人机需要安装各种探测器,所以机身上将拥有整流鼓包[4]。根据设计参数,则可以完成鼓包截面积的计算,然后进行机身突出物阻力的计算。此外,还要根据轮胎截面积进行无人机起落架阻力的计算。 2.2.2 整体空气动力学分析 在对无人机的全机阻力系数进行分析时,可以将无人机的阻力划分为两部分,既各部件废阻力和机翼阻力。对各部件废阻力进行计算,就是需要完成无人机各部件与升力无关的废阻力的计算,包含各部件废阻力和各部件间的相互干扰废阻力。通常的情况下,需要通过试验才能得到干扰阻力。如果没有确切数据,可以假设干扰阻力位各部件废阻力和的10%。在实际计算的过程中,各部件拥有不同的参考面积,还要先完成与机翼面积对应的废阻力系数的求取,具体包含尾翼、机身和外整流包等。得到与升力无关的废阻力系数后,就可以将其与机翼的诱导阻力系数相加,从而得到全机的阻力系数。在实际设计无人机时,由于全机有利迎角将大于机翼有利迎角,所以在机身等部件拥有较大阻力的情况下,迎角角度增加的就越多[5]。假设无人机废阻力系数不随着迎角变化而变化,则可以完成无人机最大升阻比的计算。如下式(1)所示,Kmax为无人机最大升阻比,A为机翼展弦比,CDO,A?槲奕嘶?总的废阻力系数。由此可知,想要使无人机的最大升阻比得到提高,还要减少无人机的废阻力系数,也可以增加机翼展弦比。 2.2.3 动力装置的空气动力学分析 无人机在飞行的过程中,需要使用动力装置为飞机飞行提供动力。而使用电动机和内燃机等动力装置,需要依靠螺旋桨产生的拉力为无人机飞行提供动力。所以,螺旋桨的设计将直接影响无人机的性能。对螺旋桨的气动力进行考虑时,通常需要以桨叶半径0.7处的截面形状为基准。在无人机飞行时,通过螺旋桨旋转面的相对气流速度与气流速度的矢量和,则为翼型速度[6]。计算通过的气流速度,需要求取无人机前进速度和螺旋桨滑流速度的平均值,通常可以将滑流速度当成是前进速度的2/3。结合翼型速度、螺旋桨转速、桨叶半径处弦长、和螺旋桨直径,则能够完成螺旋桨雷诺数的求取。而军事侦察无人机的动力装置通常为无刷直流电动机,功率较小,螺旋桨直径为2m左右。由于雷诺数较低,通常使用较宽的桨叶。 在无人机飞行的过程中,如果作俯仰机等动作,机身将按照曲线飞行,螺旋桨则会高速旋转,并产生陀螺力矩。随着转速的升高,无人机飞行角度也会逐渐增大,从而导致螺旋桨产生更大的陀螺力矩。而该种力矩将导致无人机作出俯仰运动或偏转,继而使无人机能够顺利执行任务。分析其规律可以发现,在螺旋桨沿着顺时针方向转动时,其产生的力矩将使无人机向右偏转[7]。此时,如果是无人机低头,无人机就会向左偏转。在螺旋桨沿着逆时针方向旋转时,则会产