行星动力高空长航时无人机.doc

“创新杯”第六届全国未来飞行器设计大赛“创新杯”第六届全国未来飞行器设计大赛“行星动力”高空长航时无人机专 业 组2014年飞行器的外形效果图简要三视图体内布局图目 录一、方案设计思想11概 述12设 计 特 点13任务描述14战场环境设想15技术要求及应用前景1二、总体设计11外形设计12总体布局23动力装置24起降方式25操纵系统2三、主要设计参数2四、主要性能参数2五、行星活塞液冷柴油机技术参数3六、科学、合理、可实现性3一、 方案设计思想1概 述“行星动力”高空长航时无人机执行侦察、监视、搜寻任务。高空长航时作业超越了人体极限，必需用无人机执行任务，地面站的人员要轮班值勤。高空长航时无人机气动设计要求具有很高的滑翔比，动力设计要求具有很高的燃油经济性、功重比、可靠性。活塞式动力的可靠性与其散热性能密切相关，在地面调试和高空飞行时机体温度和滑油温度都要控制在合格范围内，才能保证长期安全的飞行。“行星动力”高空长航时无人机采用了具有创新性的“行星活塞液冷柴油机”，其功重比接近汽油航空活塞发动机，燃油经济性较高，机体温度和滑油温度变化范围小，其高压共轨燃油喷射系统的自我诊断功能使行星活塞发动机极少出现汽油航空活塞发动机常见的贫油超温、熄火或富油熄火的故障。最高压比达到4.0的废气涡轮机为“行星活塞液冷柴油机”在近万米高空提供充足的氧气。2设 计 特 点机翼 复合材料悬臂式中单翼。机身 复合材料硬壳式。尾翼 倒V形尾翼。起落架 前三点式。动力装置 行星动力活塞发动机,单台功率100kw。通信系统 卫星通信系统、长波无线电加密遥控系统。导航与导引系统 北斗导航系统、无人机自动返航激光引导着舰系统。摄像监控系统 六面全方位摄像监控系统。3任务描述 长期以来，我国边防巡逻依靠骡马、汽车、舰艇等海陆交通工具，监视范围窄，难免疏漏。利用高空长航时无人机沿边界飞行，摄像头居高临下，把边界两边的动态传送到值班室，可获得大多数边防信息。边防任务要求这种飞行器在云层下方飞行，可对目标实施抵近侦查，拍摄清晰照片。对入侵飞行器执行驱逐任务时，这种飞行器又可爬升到近万米高空。4战场环境设想“行星动力”高空长航时无人机在藏南地区、南海边防巡逻时经常发现印度、越南、菲律宾的渗透行径，拍摄的清晰照片显示，对方的肩扛式对空导弹也瞄准了“行星动力”高空长航时无人机。然而在高科技战场环境下，有生力量不敢对无人机贸然发动攻击，侵略份子以身涉险，常常在无人机的监视警告下无趣地退回。5技术要求及应用前景1) 吸气增压能力强大，可在万米高空保持足够多的发动机功率。2) 散热能力超强，无论是地面开车还是高空飞行都不会过热。3) 可使用柴油，燃油消耗率低，停车率极低，可放心地飞行30小时至燃油即将耗尽时降落。4) 低噪音、低热辐射，滑行距离长，隐蔽性较强。“行星动力”高空长航时无人机执行侦察、监视、搜寻任务，在未来反恐、反分裂斗争中扮演重要角色。二、 总体设计1外形设计机头有装载抛物面卫星天线的设备舱盖。2总体布局倒V尾布局。3动力装置行星活塞液冷柴油机，低噪声，低热辐射。4起降方式跑道起飞和降落。5操纵系统固定翼姿态控制系统。三、 主要设计参数外形尺寸翼展 14米弦长 翼根 1.2米翼尖 0.36米展弦比 18机长 8.5米机高 2.7米雷达天线直径 0.8米主轮距 3米前主轮距 3.5米螺旋桨直径 2.1米翼面积 11米2重量及载荷空重 600千克最大起飞重量 1200千克最大载油量 400千克最大翼载荷 109千克/米2最大功率载荷 12千克/千瓦四、 主要性能参数最大飞行速度 300公里/小时最大巡航速度 240公里/小时进场速度 100公里/小时失速速度 80公里/小时实用升限 10000米起飞滑跑距离 150米值勤持续时间 25小时续航时间 30小时五、 行星活塞液冷柴油机技术参数气缸数 4缸水平对置气缸直径 79.5mm活塞行程 76mm排量 1.5 L缸内压缩比 14增压比 4.0燃油效率 240g/kwh功率 100kw重量 80kg六、 科学、合理、可实现性高空长航时无人机必须具有高升阻比气动外形，机翼展弦比达到1822，达到足够的气动稳定裕度，外形的设计比较自由。动力系统性能对高空长航时性能起决定性的作用。行星活塞液冷柴油机是未来航空活塞发动机的一个发展方向。它保留了传统活塞发动机优良的圆柱形气缸，采纳了与转子发动机类似的行星齿轮曲柄机构，选择了高压共轨柴油喷射系统，集成了气缸和气缸头液冷系统，几乎全部技