行動式偵察機的總體設計與研究論文

　　無人機的發展，給軍用和民用領域都帶來了革命性的發展。小型無人機攜帶方便，適用於各種地形，彈射和操作簡單，具有低空全地形偵查和攻擊的功能，可廣泛應用於需要偵察、監測、抗震救災等領域。若裝備高能炸藥，還可實現偵查與攻擊於一體，達到高效打擊。本文從前期論證、中期研製和後期試飛最佳化介紹行動式揹包攜帶偵察機的總體設計。

　　1 前期論證

　　目前，小型無人機的應用處於起步階段，因其獨特的優勢而倍受關注。微小型無人機具有應用性強，便於攜帶，操作簡單，安全性好等優點，還可用於需要偵察、監測、抗震救災等領域。在軍事領域，更小型、更廉價和更易操作的系統會在將來的戰場大有作為，甚至推出一種既能大量部署而且無需過多訓練就能操作的一次性無人機作戰系統。

　　本文的無人機是一種鋰電池提供動力的小型殺傷性無人機，從彈射筒彈出，由展開鎖定機構鎖定機翼和垂尾，電池帶動的可摺疊槳葉提供動力，地面人員的操縱來保證穩定巡航。攜帶監視儀器，對移動目標實施跟蹤監控。此外，該無人機配置一個小型彈頭，一旦鎖定目標，由地面人員控制俯衝，引爆後迅速消滅目標。

　　2 中期的設計和研製

　　2.1 設計

　　基於前期可行性的驗證，進行中期的設計和研製。該無人機是一種總質量為2kg 的行動式空地偵察飛行器，機身長度600m m ，機身寬度60 m m ，機身最高處60 m m ，主機翼長度700 m m ，後機翼長度600 m m ，機翼弦長90 m m ，機翼厚度10 m m ，垂尾高度120m m ，空機約為800g、電子裝置600g、高爆炸藥0.32kg~0.60kg，它摺疊於彈射筒中，當從筒內彈射後，機翼展開保持穩定巡航。

　　該無人機的彈體結構氣動特性優良。它採用光滑圓頭、長方體機身設計，有前後兩對彈翼，背部還有一對呈一定夾角的垂尾，為方便用筒式彈射器彈射，無人機的前後彈翼、垂尾以及螺旋槳均採用摺疊式。彈射前，位於彈射筒內時為摺疊狀態，離開彈射筒後迅速展開，在空中快速達到巡飛狀態。

　　對於螺旋槳和電子裝置，也進行詳細的設計。一個G F 系列電動尼龍槳(6030)，一個朗宇無刷電機(2212kv 2450)，一個好盈無刷電調(40A)，四個銀燕金屬模擬舵機(每個約9g)，一塊格式鋰電池(1000m ah25C)。

　　該無人機透過地面人員遙控控制，可在1000m 航程內自由飛行，續航時間15 分鐘，飛行速度80~120km /h。該無人機具有可攜帶性、快速部署和高精確性，形象地說，是把空中力量放入背囊中以保護徒步作戰的步兵，並使班組能夠作為一種戰略力量。

　　2.2 研製

　　在樣機制作之前，進行C A TIA 三維建模和模型模擬，將模擬結構用3D 印表機打印出來模擬組裝，再利用複合材料工藝進行製作。樣機研製步驟介紹如下：

　　1) 將C A TIA 三維建模的零部件用3D 印表機打印出來。

　　2) 對列印零部件打磨光滑，並對機翼和機身的陽模進行噴漆處理。

　　3) 將陽模置於基體中，在陽模露出的半表面依次塗抹脫膜蠟、噴塗光漆、膠衣、塗抹原子灰、鋪設玻璃布、填入玻璃粘，再用玻璃纖維布覆蓋。晾乾後，將基體與玻璃粘層分離，將邊界打磨光滑即可得到陰模。

　　4) 在陰模表面依次塗抹脫膜蠟、噴塗脫膜劑、光漆、膠衣、鋪設0.03m m 玻璃布、碳纖維預浸料、0.05m m 玻璃布、脫膜布，最後用真空袋包裝並用密封膠密封。

　　5) 用鐳射切割機切割並製作機翼和機身的內部框架，將整體框架置於陰模中並塗抹工業膠，進行合模，得到機翼、機身殼體。

　　6) 對機翼、機身進行處理，安裝舵面。最後進行整體組裝。

　　3 後期試飛與結構最佳化

　　樣機的各種設計引數出自理論計算，為確保研製出的無人機的效能及實用性。在樣機制成後，進行除錯飛行。由於製作中裝置與技術水平有限，製作出的樣機質量分佈不均，所以在試飛前需要對飛機進行配重，保證飛機起飛後具有良好的飛行效能。

　　在測試過程中，飛機表現不穩定，在彈射起飛後，易出現側翻，給飛機的控制帶來很大難度。針對這一問題，進行改進：其一提高工藝減輕飛機的`總體重量;其二增大機翼面積，提供更多升力。在改善機翼的設計後，進行吹風實驗。經驗證，該飛行器的氣動效能等方面滿足前期的設計要求。在後期的試飛過程中，側翻現象也有所改善，不再對飛行產生過大影響。至此，此無人機設計製作基本已經完成。

　　4 結論

　　如今，無人機研發費用高，起飛條件嚴重受地形限制，並且需要專門的控制中心及龐大的後勤保證，使得無人機的使用和維護費用高昂，導致其不能普遍使用，中小災害與普通領域難以受益。而本文的可摺疊揹包攜帶的小型無人機的出現，會使這些問題隨之迎刃而解。它可以廣泛應用於偵察、監測、抗震救災等各個領域。