项目申请报告 2010年第二批大学生科研立项申请书(重大.doc

申请类别：A、B、C、D 特殊资助：是、否项目编号： 哈尔滨工程大学2010年第二批学生科研立项重大型申请书项目名称： 涵道风扇无人机 申报院系： 国防教育学院 申报者姓名： 马亚洲 1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申请类别请用标出，项目编号由校团委填写，注明是否特殊资助。3普通型申报书须按要求由各院（系）统一报送。4所有立项必须撰写研究论文，论文要求与大学生科创学刊要求相同。 5所有立项申报书必须按规定时间报送，相关要求见“启航网”通知。共青团哈尔滨工程大学委员会哈尔滨工程大学教务处哈尔滨工程大学科技处二一年制申报者情况负责人情况姓 名马亚洲性别男年龄20学号2009026108身份证号341281199018221035公寓寝室13公寓 213联系方子邮箱从事科技创新经历（包括获奖）主要成员情况姓 名性别学号身份证号联系方式负责工作张伯瑜男200902611013082219900811001215244691057加工制作王奥博男200901153237232419910501001515114676825加工制作晋玺男200910140714273019910814101713936309814加工制作刘新宇男200901140442100319910528231515114677169加工制作立项项目情况项目名称涵道风扇无人机指导教师刘文智、李海波依托院系/实验室E唯协会教师基本情况介绍两位老师是E唯协会的指导老师，热心于学生工作。带领协会同学们参加国内外各种比赛，多次获奖。项目目的和意义本项目将设计并制作涵道风扇无人机。涵道风扇无人机是无人机大家族中的一员。无人机在军事和民用等多种领域发挥着越来越重要的作用，有些甚至是不可替代的。无人机的开发和研制是一种潮流，更体现一个国家军事和科技的实力，已经而且在未来也会占据举足轻重的地位。无人机一般分为固定翼和旋翼无人机，在小型和微型飞行器领域还有扑翼飞行器。各个级别的无人机的应用领域也有所不同。一些大型的无人机多用于军事上，小型的和微型的无人机则可以军民两用。在无人机众多的可执行的任务中，“侦察仍然是无人机最重要的任务，即使对无人作战飞机而言也是如此。涵道风扇无人机从20世纪90年代中后期开始受人关注，最早在美国发起，进入21世纪，越来越多的国家开始进入这一领域，涵道风扇无人机技术也进入快速发展阶段，霍尼韦尔公司的MAV、Aurora飞行科学公司研制的OAV、极光科学飞行公司的“金眼”等都较为成功。我国在这方面的起步比较晚，在技术上处于暂时的落后，目前也只有少数的几个高等院校进行了一些相关的研究，但是尚且没有显著的成果。涵道风扇无人机可以像直升机一样进行垂直起飞和降落，而无需像固定翼人机那样，需要跑道、发射器和回收装置。在垂直起飞后，涵道风扇无人机一般过倾转机身从悬停转入平飞状态并高速飞行，然后再次进入悬停并垂直降落。提供升力的风扇被包围在筒形机身(涵道)中，即降低了噪声和红外信号特征，又增强了飞行的安全性(不会像直升机旋翼那样易与障碍物相撞)。它既可以进行悬停飞行，也可以较高的速度前飞，并具有比固定翼无人机更大的行动灵活性。涵道风扇无人机具有垂直起降和悬停飞行能力，可以从复杂多变的楼宇间获取信息。例如，它可以在一座建筑物周围的空中徘徊，然后用摄像机透过窗户向建筑物内部窥视并把实时视频图像传输到地面站。它可以在建筑物的角落和顶部着陆，然后关闭发动机，继续使用传感器长时间进行侦察并将视频传回地面站。军事上。各级涵道风扇无人机可以配置给各级部队用于侦察和监视，为部队提供高清晰图像、实时的战场信息、环境监测及战斗伤亡评估等功能。在民用领域，由于其独特的结构和灵活的飞行性能，涵道风扇无人机町以用于城区或者更复杂环境的监测，在一些对于直升机有安全隐患而固定翼飞行器叉不适合的场所。涵道风扇无人机就可以大显身手。项目主要实施的内容（包含理论依据、技术指标）本项目重要进行涵道风扇无人机的总体设计与制作。涵道风扇无人机采用单旋翼式涵道风扇结构较为简单且易于控制。涵道内的单个旋翼是主要的推进力产生机构，旋翼旋转所产生的反扭矩的平衡由一组固定片来完成，固定片位于旋翼的尾流，流经的空气流在固定的翼面产生压力差，由此产生的力矩可平衡旋翼的反扭矩。在涵道风扇尾部安装有一组可控的导向片，用于控制流出气流的方向，以控制涵道风扇无人机的飞行姿态和航向。单旋翼式涵道风扇无人机在结构上主要由4部分组成，涵道、上中心体、下中心体和降落装置。涵道的尺寸可以根据任务要求来确定，涵道具有固定翼翼型，内部中空，有足够的空间来携带诸如油箱、电池、以及接收机等设备。上中心体为圆柱形，装有引擎、引擎控制器、推进器和负载。上中心体通过一组支架支撑，支架内部中空，可通燃油和电线等。下中心体通过一组固定片与涵道相连并由其支撑，压电陀螺等设备安装在下中心体内。降落装置有多种形式，相比较而言环状的降落系统是比较好的一种结构形式，另外足式的降落系统在一些飞行器上也得到应用，但足式的降落系统自稳定性比较差。单旋翼式涵道风扇无人机的飞行控制较为困难，需要对无人机飞行姿态不断检测并进行调整。可将压电陀螺仪测得的载体角速度信息和加速度计测得的载体加速度信息经模/数转换后送入导航计算机。导航计算机先对采样数据进行误差补偿，然后进行导航计算，最后得到载体的姿态、速度和位置，进而控制电机、舵机。也可通过红外线传感器采集飞行姿态信息，导航计算机根据采集的红外线数据计算出无人机飞行姿态，对比当前姿态和水平姿态时的红外线数据变化产生偏差控制信号，使用控制信号驱动舵机从而控制飞行姿态。单旋翼式涵道风扇无人机的核心部分在于其固定片和可控导向片的设计。一组固定片可以安装成一定的角度来平衡旋翼旋转所产生的反扭矩，此外，固定片可以设计成某种固定翼翼型，空气经过旋翼加速后流经固定片，产生的力矩可以平衡反扭矩。导向片安装在固定片的后缘，导向片分组控制，每组由一个舵机驱动，转动一定的角度可以控制涵道风扇无人机的俯仰、横滚和偏航。在结构上，导向片和固定片的截面可以设计成完整的翼型，通过铰链连接。项目实施时间进度2010年10月收集、整理资料，确定项目实施方案。2010年11月至2011年1月购买材料并制作涵道风扇无人机。2011年1月至2011年7月对涵道风扇无人机进行调试，并优化系统。2011年8月之前结题，同时发表论文。项目实施预计困难（技术、实施等）1、固定片和可控导向片的设计有一定困难。2、涵道风扇无人机飞行姿态调整及姿态稳定有较大难度。3、部分机构加工难度较高。项目组实施优势（特色、应用前景、技术优势、拟参加竞赛等）涵道风扇无人机可以像直升机一样进行垂直起飞和降落，而无需像固定翼人机那样，需要跑道、发射器和回收装置。在垂直起飞后，涵道风扇无人机一般过倾转机身从悬停转入平飞状态并高速飞行，然后再次进入悬停并垂直降落。提供升力的风扇被包围在筒形机身(涵道)中，即降低了噪声和红外信号特征，又增强了飞行的安全性(不会像直升机旋翼那样易与障碍物相撞)。它既可以进行悬停飞行，也可以较高的速度前飞，并具有比固定翼无人机更大的行动灵活性。涵道风扇无人机具有垂直起降和悬停飞行能力，可以从复杂多变的楼宇间获取信息。例如，它可以在一座建筑物周围的空中徘徊，然后用摄像机透过窗户向建筑物内部窥视并把实时视频图像传输到地面站。它可以在建筑物的角落和顶部着陆，然后关闭发动机，继续使用传感器长时间进行侦察并将视频传回地面站。军事上。各级涵道风扇无人机可以配置给各级部队用于侦察和监视，为部队提供高清晰图像、实时的战场信息、环境监测及战斗伤亡评估等功能。在民用领域，由于其独特的结构和灵活的飞行性能，涵道风扇无人机町以用于城区或者更复杂环境的监测，在一些对于直升机有安全隐患而固定翼飞行器叉不适合的场所。涵道风扇无人机就可以大显身手。项目可展示的形式实物、产品 模型 图纸 磁盘、光盘现场演示 图片 录像 样品经费预算预算总额 14000 元院系配套或自筹 9000 元项目用途金额红外线平衡仪无人机稳定控制2200元无刷电机提供动力700元无刷电调稳压供电2100元A.K.EDRAGON22.2V