航模飞机的原理分析及其改进设计开题报告

黑龙江八一农垦大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 何 鑫 学 号： 20054024146专 业： 机械设计制造及其自动化设计(论文)题目： 航模飞机的原理分析及其改进 指导教师： 程新江 2009 年 3 月 15 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告文 献 综 述1、无线电遥控飞机的意义人类自古以来就幻想着飞行。在载人的航空器发明之前，人类就创造了许多能飞的航空模型，不断地探索着飞行的奥秘。在飞机发明之前，航空模型具有强烈的探索性质，飞机发明之后航空模型仍然是研究航空科学的必要工具。我国古代就有用风筝测量距离和传递信息的历史记载。随着航空模型的发展，特别是无线电遥控模型飞机的不断完善，航空模型的用途越来越广泛。如：可以利用遥控模型飞机进行航空航天领域的科学研究；作为部队对空射击训练的靶机；也可以在遥控模型飞机上装上摄像机进行航拍；利用模型飞机进行遥控遥测，利用航模飞机携带农药灭虫；利用遥控模型飞机进行商业活动、节日庆典活动作飞行表演等等。美国防部利用无人驾驶飞行器已经有很长的历史。早在越南战争时代，美国防部就使用了无人驾驶飞机（如：BQM34A“火蜂”）和遥控飞行器。不同类型、形状、型号和能力的无人驾驶飞行器一直服役于美国武装部队，主要用来从事情报搜集、监视、侦察，以及目标探测活动。但局限于当时的科技水准，再加上回收时存在重要技术难题，当时采用降落伞和阻拦网技术，现在流行的全自控或遥控滑行着陆技术由于条件所限难以做到，使得人机的任务成功率非常低。美国国防部自从20世纪60年代以来，在无人驾驶飞行器方面的投入的资金超过60亿美元。尽管投入了巨资，美国武装部队当时既没有一整套使用无人驾驶飞行器的最佳操作规程和战术策略，也没有建成一支强大的无人驾驶飞行器部队，由于技术问题和缺乏作战能力，大部分无人驾驶飞行器计划被搁置。早期的无人驾驶飞机除了具备让飞行员免受伤害的优势之外，并没有展现出比有人驾驶飞机更多的优势。自从美国在越战中首次使用“火蜂”无人机从事侦察以来的几十年中，世界各国对无人机的研究就没有中断过，特别是最近十几年，随着各项相关科技的发展，无人机设计、维护、训练成本 机动灵活，隐蔽性好，不惧伤亡，生命力强，起降简单，操纵灵活等优点逐步显示出来，成为飞机发展的一个重要趋势。实践证明，无人机在军用和民用方面都有着广泛的用途。军事方面，无人机携带不同的战斗装备，可用于执行战场侦察、监视、电子干扰、战斗评估、雷达诱骗、目标指示、精确打击、定点轰炸、纵深攻击、反装甲、反辐射、反舰艇，甚至拦截战术导弹和巡航导弹等多种作战任务。在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争以及旷日持久的反恐战争中，无人机都大显身手，屡出风头。无人机的民用价值也很高，它可以广泛用于边境监视、地面和海洋运输监督、森林火情侦察和森林采伐的巡察、气象监测、人工降雨、大地测量、海岸巡逻、水灾监视、交通管理、地球资源勘探、高压线路故障巡视监测、场区监控、城市环境监测等十多个民用领域，市场前景十分广阔。2、无线电遥控飞机的发展现状我国研制无人机已有四十多年的历史，先后研制成功长空一号无人靶机系列、长虹高空高速无人侦察机、T-6通用型无人机、Z-5系列无人侦察机、ASN系列无人机等。开发出的数十种靶机和侦察型无人机，已能批量生产和装备部队，广泛应用于昼夜空中侦察、战场监视、目标定位、校正火炮射击、战场毁伤评估、边境巡逻等军事领域和航空摄影、地球物理勘探、灾情监测、海岸缉私等民用领域。美国在电动无人机的发展上走的比较靠前。由Cessna公司和美国海军研究局美国航空航天学会主办的大学生设计/制作/试飞竞赛已经连续成功举办了几届。竞赛通过专家、评委对设计报告和飞行过程的综合打分，确定各参赛队的成绩，对于进入前三名的队伍分别给予2500、1500和1000美元的现金奖励。这项竞争吸引了全美几十所大学航空相关专业的学生组队参加，通过亲自参与小型电动无人机的设计、制作与试飞的全过程，使他们有机会将大学中所学知识综合运用，在实践中得到锻炼，并极大的促进了电动无人机事业的发展。近两年来，加拿大、意大利、土耳其的几所大学也开始组队参赛，并取得了不错的成绩，竞赛主办者还向日本、英国、德国、法国和俄罗斯等国家的大学发出了邀请，意图使使这项赛事向国际化方向发展，在全世界范围内促进电动无人机事业的发展。限制无人机在民用领域应用的主要因素不在于飞机本身，而在于相关领域的配套研发工作严重滞后，无法满足该领域内的任务要求，使无人机处于“有枪无弹”的尴尬境地。随着配套研发工作的逐步进行，这一现象有望在未来几年得到改变。相对于以往的油动发动机，以各种电池作为能源，电动机作为动力系统，更加的安静、清洁、环保、无毒害，使电动无人机成为一种新的发展趋势。然而，在输出功率相同的情况下，电动动力系统要比油动动力系统重的多，为达到相同的设计性能，将对飞机的制造工艺提出更高的要求，这在很大程度上限制了电动无人机的发展。作为军用及民用无人机的雏形,航模运动在我国发展已有几十年的历史，但介于各种原因此项活动没有被广泛推展开来。市面上的航模产品种类繁多，但中高端产品主要被外国品牌所占有，价格昂贵。国内厂家生产的大多是初级入门级产品，且相关的配套产品匮乏，质量参差不齐。考虑到航模成本高，为追求更高的飞行性能，大多数航模爱好者选择自己动手改装飞机。在国内,改装航空模型大多局限于专业人士,对于大众的普及还很远。主要原因是航模虽然看似简单,但其设计原理,气动布局,组织结构都与真飞机相似,涉及相关专业领域较多，如无线电学，空气动力学，理论力学，机械设计及其原理等许多学科，专业性强。目前市场上常见的初级入门级航模大多采用普通370有刷电机，这种电机的特点是价格便宜，耗电量大发热多，扭矩小需要安装减速机构。机轮固定，在跑到滑行时无法转向，容易偏离航向。而市面上的中高端产品大多采用无刷外转子电机，其特点是价格昂贵省电，发热量小，扭矩大，并且大多数高端机起落架可以转向甚至收回机舱内。通过这次设计，将对航模飞机进行深入分析，掌握其设计结构和飞行原理。并在初级入门级飞机的基础上对其进行改进，达到理想的目的要求。参考资料1 朱宝流，高国钧，施定邦著. 模型飞机飞行原理. 上海教育出版社. 1980. 2 武 哲,谢 础. 航空模型. 航空知识杂志社. 2006,第五期. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1、 航模的原理分析及改进 本次设计是在本人现有的航空模型飞机套材”Happy Boy”的基础上，对其进行深入的分析，掌握航模飞机的设计原理，并且优化改进飞机的动力系统和起落架转向系统。主要内容有：1. 了解飞机的飞行原理2. 理解飞机的布局结构3. 掌握内部电子电路控制系统的工作原理4. 改进飞机的动力系统5. 改进飞机的起落架转向系统 优化后的飞机将有更强的动力，抗风性提高，机身结构得到加强，并且在地面滑行时可以转向（原产品无法转向）。2、 研究方法EDS公司的Unigraphics NX是一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。Unigraphics NX为设计师和工程师提供了一个产品开发的崭新模式，它不仅对几何的操纵，更重要的是团队将能够根据工程需求进行产品开发。Unigraphics NX能够有效地捕捉、利用和共享数字化工程完整过程中的知识，事实证明为企业带来了战略性的收益。在目前的三维造型软件中占有重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。作为高等学校和研究机构来说，该软件是进行设计的重要工具。在UG模块中可对零件模型进行有限元分析和优化；在机构运动模块中，可对零部件模型进行机构运动仿真，并获得距离、速度等输出曲线。本次设计主要通过亲自对航模飞机进行拆分和改装