航空模型应用技术研究

天津中德职业技术学院毕业论文论文题目：航空模型应用技术研究所属系部：航空航天与汽车学院专 业：航空电子设备维修天津中德职业技术学院 毕业论文2班 级：10 航电 2 班学生姓名：田丰指导老师：林东胜天津中德职业技术学院2013 年 4 月 17 日目录一、绪论.1二、主要内容2(一) 航模简介.2(一) 航模发展史2(一) 航模分类2(一) 航模应用技术研究31.航空摄影32.考古应用33.救灾应用34.辐射探测45.航空探矿46.航空巡视47.农业航空58.航空护林59.庆典广告510. 治安监控611. 消防监控612. 电力架线613. 大气探测6(一) 无人机61.作为靶机6天津中德职业技术学院 毕业论文32.侦查监视73.骗敌诱饵74.实施干扰85.对地攻击86.校射作用97.通信中继9三、结语9四、致谢10五、参考文献11绪 论（一）课题研究背景及目的背景：世界日新月异，科技飞速发展，各国对飞机的研究不曾消减，人们对航模的喜爱越发强烈。航模不仅可以完成好多任务，同时也是研究飞行器的重要工具。目地：研究航模的应用以及发展前景，培养团队合作的能力。（二）研究现状目前国内对于飞机应用的研究文章和著作都比较多。我们着眼于论文内容，对检索到的内容进行取舍，只对一些主要应用内容加以研究，整理。（三）研究方法组长给各组员分配任务，定期开讨论会，进行研究内容是否符合论文要求，并确定下一步的任务。（四）研究内容、航模概述、航模发展史、航模分类、航模应用技术研究天津中德职业技术学院 毕业论文- 2 -、无人机天津中德职业技术学院 毕业论文- 3 -(一) 航模概述航空模型是各种航空器模型的总称。它包括模型飞机和其他模型飞行器。航空模型活动从一开始就引起人们浓厚的兴趣，而且千百年来长盛不衰，主要原因就在于它在航空事业的发展和科技人才的培养方面起着十分重要的作用。(二) 航模发展史人类自古以来就幻想着飞行。昆虫、鸟禽、风吹起树叶和上升的炊烟，都曾引起过人类飞行的遐想。西汉刘安在淮南子中记载着后羿的妻子嫦娥偷食了长生药而飞上月宫的美妙故事。这反映了古人对飞行的追求和向往。在载人的航空器出现之前，人类就创造了许多能飞行的航空模型，不断地探索着飞行的奥秘。距今 2000 多年前的春秋战国时期，我们的祖先就制作出能飞的木鸟模型。韩非子中记载着：“墨子为木鸢，三年而成，飞一日而败。”宋朝李鸢等人编的太平御览中也有“张衡尝作木鸟，假以羽翮，腹中施机，能飞数里”的记载。另外，还制作出种类繁多的孔明灯、风筝和竹蜻蜒等。唐代以后，我国的风筝传到国外，在世界上流传开来。西方有人用风筝做飞行试验，探索制造飞机的可能。美国的莱特兄弟是世界上第一架飞机的制造者，他们的飞机在 1903年 12 月 17 日试飞成功。他们就是先用大风筝进行种种试验，然后制造出滑翔机，解决了升降、平衡、转弯等问题，最后才把飞机制造成功的。(三) 航模分类1. 自由飞行类模型种类：飞机、滑翔机、直升机、伞翼飞机。动力形式：弹射、手掷、牵引线、橡筋、活塞发动机、电动机、二氧化碳气体。2. 线操纵类动力形式：活塞发动机（电热式、压燃式）、脉动喷气发动机、电动机等。控制方式：双线或多线操纵3. 无线电遥控类模型种类：飞机、滑翔机、直升机动力形式：电动机、活塞发动机、汽油发动机、涡轮喷气发动机等。控制方式：无线电遥控4. 像真模型类技术要求：按成功飞行过的航空器缩小比例制作（包括几何尺寸，外表涂装）动力形式：活塞发动机、涡喷发动机等。控制方式：线操纵、无线电遥控。5. 电动类模型种类：飞机、滑翔机、直升机天津中德职业技术学院 毕业论文- 4 -动力形式：电动机（动力电源42V）控制方式：无线电遥控(四) 航模应用技术研究在航空模型上装上航空照相机、航空摄像机、探测器等即可完成以下任务：1. 航空摄影航空摄影（aerialphotography） ，又称航拍，是指在飞机或其他航空飞行器上利用航空摄影机摄取地面景物像片的技术。航空摄影机在空中对地面摄影成像，其成像过程与一般摄影（照相）是一样的。即通过快门瞬间曝光将镜头收集到的地物反射光线（可见光）直接在感光胶片上感光，形成负像潜影，然后经显影，定影技术处理，得到像片底片；再经底片接触晒印以及显影、定影处理，获得与地面地物亮度一致的（正像）像片，即航空像片。2. 考古应用在田野考古发掘工作中，除了用文字和绘图来记录外，还会用大量的照片来表现文物出土情况和一些重要的遗迹现象等。此外，在发掘工作结束前，还会拍摄遗址或墓葬的俯视图片，那时每个拍摄者都恨不得长上翅膀飞到天上去拍。所以，站在几米甚至十几米高的梯子上俯拍，在考古工地上是最平常的事了，这种场面对每一位从事考古发掘工作的人来说都不陌生。 每当进行拍摄时，不得不兴师动众。梯子下面会有几个扶梯子的，不远处还会有几组拽绳子的。当然啦，有条件的，也许会租来吊车站在车臂上拍摄。尽管如此，由于高度所限，即使拍摄一个 5 5 米的探方，也会有很强的透视，不能接近正投影。如果拍摄一个探方区，隔梁没有打掉，许多探方里的灰坑、灰沟等遗迹肯定会被隔梁挡住，所以这种方法不能完成大面积的发掘场景拍摄。 当我们遇到重要的遗迹，也会租用热气球拍摄，但价格不菲，升空一次，要花费数千元。它和在梯子上拍摄不同的是，高度可以升到几十米甚至一百多米，但每一次升空除了动用大量的民工外，也需要拍摄者上天，人身安全难以保障。 近几年也有用 。航模拍摄有以下优势： 运输方便。 费用低廉。省工省力。 操作安全。3. 救灾应用在地震，泥石流等灾情发生后，这些地方是极度的危险，在外界还不清楚灾区的具体情况时，贸然进入救援，就会对救援人员的生命财产构成威胁。在这种情况下，利用航空模型获取灾区影像正在成为救灾测绘应急保障的重要手段。影像图可以比其他观测手段更直观的进行灾后的灾害评估和重建决策。天津中德职业技术学院 毕业论文- 5 -航空模型最大的优势就是可以在恶劣的自然条件下，利用简单条件就可以低空飞行，获取影像数据。目前已经具备影像获取、影像处理、影像生成等一套完整的航飞体系，能够在很短时间飞到很多地方，满足各类应急测绘和精准测绘需求。 特别是针对地震、泥石流等可能突发的地区，强化了应急中心建设。 快速的反应为相关部门的灾情分析、判断提供了及时有效的决策参考。4. 辐射探测运用飞机携带探测仪飞行到危险区域采样。辐射探测器是指能够指示、记录和测量辐射的材料或装置。辐射和辐射探测器内的物质相互作用而产生某种信息（如电、光脉冲或材料结构的变化） ，经放大后被记录、分析，以确定粒子的数目、位置、能量、动量、飞行时间、速度、质量等物理量。核辐射探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段。5. 航空探矿在航空模型上安装测量仪器和设备，从空中测量地球各种物理场（如磁场、重力场、导电性等）的变化，从而了解地下地质和矿藏分布情况的作业，简称航空物探。它是第二次世界大战期间利用遥感技术发展起来的一种快速找矿和地质调查的方法。主要方法有航空磁法、航空放射性法、航空电法、航空重力法等。常用的是前两种方法。航空磁法主要用来勘探具有磁性的矿藏，如磁铁矿。探矿时的飞行高度一般为 50200 米。航空放射性法用航空能谱仪等测量地球放射性射线强度(如 射线) ，以寻找放射性元素矿藏。飞行高度一般为 30120 米。航空物探与地面探矿方法比较具有一系列优点。它能克服种种不利地形条件和气候条件的限制，如在高寒地区、陡峭山区、原始森林、沼泽湖泊等人员难以到达的地区寻找矿藏和进行地质调查。航空物探速度快、效率高、使用劳力少,能在短期内取得大面积区域的探测资料。利用航空物探还能了解地球物理场在不同高度的变化情况，为解释地质现象和找矿提供更多的信息。航空物探通常使用低速性能好的小型飞机,飞行速度以 150200 公里/ 时为宜。对飞机的要求是爬升性能好、转弯半径小、操纵灵活、低空和超低空性能好，以适应复杂的山区、丘陵地形的条件。飞机上应有便于安装各类探测仪器的部位，保证对不同仪器的磁场、电场、放射性干扰为最小。飞机上还应装有导航和无线电定位系统，以保证飞机在指定空域作精确的扫描飞行。用于航空物探的飞机通常需要在结构上进行适当的改装或进行专门的设计。6. 航空巡视航空巡视是利用航空器上安置的特殊设备直接对地面设施和设备进行巡查和监视的航空飞行作业。航空巡视的范围包括石油，天然气管线巡查和监控，天津中德职业技术学院 毕业论文- 6 -铁路空中寻线等。航空巡视对于其它工业有很好的促进作用，航空巡视可以提高工作效率，降低维护和维修成本。11 月 21 日，青海省可可西里海拔 4767 米的雪山上，三架不同类型的无人机进行了电力巡线测试。这是我国采用无人机进行的最高海拔的电力寻线测试，这表明无人机将在电力巡视等通用航空领域发挥自己的作用。7. 农业航空利用航模从事农业、林业、牧业、渔业生产及抢险救灾的作业飞行。1918 年美国用飞机喷洒砷素剂防止牧草害虫成功，开创了农业航空的历史。随后加拿大、苏联、德国和新西兰等国也将飞机用于农业。 农业航空包括播种、施肥、除草、治虫等作业。8. 航空护林即用航空手段保护森林，包括前期的预防，以及在发生火灾后的灭火的新技术。森林航空消防队伍是森林防火的尖兵 森林航空消防是森林防火工作的重要预防手段 森林航空消防为决策者制定扑火方案提供真实可靠的科学依据 森林航空消防是扑救森林火灾的重要手段 空中直接灭火是实现“早发现、行动快、灭在小”方针的重要举措 森林航空消防在森林防火中的作用举足轻重不可替代。9. 庆典广告广告形式普遍在陆地上，有人估计想扩大广告的范围，就想到了飞机上做广告吧。飞机上做广告是一种新兴的广告形式，也是在近年开始流行的一种新的广告载体。它是指利用飞机向大众传达信息，为企业进行产品、形象宣传的传播方式。飞机上做广告从地面发展到空中，飞机带着有产品标识和联系方式的大幅广告超低空飞行(100-600 米)，由静态变为动态，由无声变为有声，可以抛洒资料，施放彩色烟雾，空中摄影摄像等，向公众展示了一个新颖的广告载体。 天津中德职业技术学院 毕业论文- 7 -10.治安监控利用飞机监控地面情况，一旦出现情况，可以马上联系地面人员，及时处理险情。11. 消防监控在发生灾情是利用无人直升机携带监控设备靠近现场监控灾情情况和协助现场指挥。特别是在对人身有危害的地方，避免不必要的牺牲。12. 电力架线利用无人驾驶直升机把一根初引绳带到塔上，经过塔上滑轮进行二三级引绳过度最后把电缆带上塔顶。13.低空大气探测以飞机为测量平台，在其上搭载气象测量设备，在飞行的过程中测量数据，然后实时将数据传到地面，地面工作人员可有针对性的测量某一地区的气象情况。(五 ) 无人机被改装后的航模，就被披上了神秘的外衣，可以用来执行军事任务，这也就是现在发展很快的无人机。1. 作 为 靶 机将 航 空 模 型 用 于 地 面 防 空 和 空 中 格 斗 武 器 的 试 验与 训 练 。 用 于 鉴 定 地 空 导 弹 、 空 空 导 弹 、 航 空 机 炮 或高 射 炮 效 能 及 供 歼 击 机 部 队 打 靶 训 练 使 用 的 无 人 驾 驶飞 机 。天津中德职业技术学院 毕业论文- 8 -无 人 驾 驶 飞 机 增 强 器 ， 还 可 带 拖 靶 作 为 火 炮 和 导 弹 的 靶 标 。 美 国 瑞安公 司 的BQM 34 靶 机 飞 行 速 度 为 1.5 马赫， 飞 行 高 度 达 1.83 万 米 ， 可 用 于 模 拟 敌 方 战 斗 机 。2. 侦 察 监 视无 人 侦 察 机 可 以 深 入 阵 地 前 沿 和 敌 后 一 二 百 公 里 ， 甚 至 更 远 的 距 离 。 它 依 靠 装 在 机上 的 可 见 光 照相机、 电 影 摄影机、 标 准 或 微光电 视摄 像 机 、 红 外 扫 描 器 和 雷 达 等 设 备 ， 完 成 各 种 侦 察和 监 视 任 务 。 一 般 来 说 ， 一 架 无 人 机 可 携 带 一 种 或几 种 侦 察 设 备 ， 按 预 定 的 程 序 或 地 面 指 令 进 行 工 作 ，最 后 将 所 获 得 的 信 息 和 图 像 随 时 传 送 回 地 面 ， 供 有关 部 门 使 用 ； 也 可 以 将 获 得 的 所 有 信 息 记 录 下 来 ，待 无 人 机 回 收 时 一 次 取 用 。 随 着 高 新 技 术 的 发 展 和应 用 ， 无 人 机 上 的 设 备 性 能 也 在 不 断 提 高 ， 同 时 还 增 加 了 一 些 新 的 装 备 ， 应 用 范 围进 一 步 扩 大 。 如 装 备 全球定位系统（ GPS） 后 ， 无 人 机 可 与 侦察卫星和 有 人 驾 驶 侦察机配 合 使 用 ， 形 成 高 、 中 、 低 空 ， 多 层 次 、 多 方 位 的 立 体 空 中 侦 察 监 视 网 ， 使 所 获得 的 情报信 息 更 加 准 确 可 靠 。 3. 骗 敌 诱 饵使 用 无 人 机 吸 引 敌 方 的 火 力 或 整 个 防 空 系 统 ， 进 而 将 其 破 坏 或 摧 毁 ， 是 近 一 二 十 年人 们 为 无 人 机 开 发 出 的 无人驾驶飞机新 用 途 。 作 为诱 饵 之 用 的 无 人 机 ， 其 主 要 使 命 是 协 同 其 他 电子侦察设 备 遂 行 诱 骗 侦 察 ； 或 作 为 突 防 工 具 ， 为 有 人 驾驶 飞 机 提 供 防 空 压 制 ； 或 与 反 辐 射 武 器 配 合 使 用 ，压 制 和 摧 毁 敌 防 空 系 统 。 为 此 ， 这 种 无 人 机 与 其 他用 途 的 无 人 机 有 所 不 同 。 为 了 提 高 作 为 诱 饵 的 欺 骗效 果 ， 常 常 要 采 取 一 些 措 施 ， 如 进 行 特 殊 设 计 ， 并 装 上 适 当 的 电子设备， 使 其 具 有 与欲 模 拟