便携式侦察机的总体设计与研究论文

　　无人机的发展，给军用和民用领域都带来了革命性的发展。小型无人机携带方便，适用于各种地形，弹射和操作简单，具有低空全地形侦查和攻击的功能，可广泛应用于需要侦察、监测、抗震救灾等领域。若装备高能炸药，还可实现侦查与攻击于一体，达到高效打击。本文从前期论证、中期研制和后期试飞优化介绍便携式背包携带侦察机的总体设计。
　　1 前期论证
　　目前，小型无人机的应用处于起步阶段，因其独特的优势而倍受关注。微小型无人机具有应用性强，便于携带，操作简单，安全性好等优点，还可用于需要侦察、监测、抗震救灾等领域。在军事领域，更小型、更廉价和更易操作的系统会在将来的战场大有作为，甚至推出一种既能大量部署而且无需过多训练就能操作的`一次性无人机作战系统。
　　本文的无人机是一种锂电池提供动力的小型杀伤性无人机，从弹射筒弹出，由展开锁定机构锁定机翼和垂尾，电池带动的可折叠桨叶提供动力，地面人员的操纵来保证稳定巡航。携带监视仪器，对移动目标实施跟踪监控。此外，该无人机配置一个小型弹头，一旦锁定目标，由地面人员控制俯冲，引爆后迅速消灭目标。
　　2 中期的设计和研制
　　2.1 设计
　　基于前期可行性的验证，进行中期的设计和研制。该无人机是一种总质量为2kg 的便携式空地侦察飞行器，机身长度600m m ，机身宽度60 m m ，机身最高处60 m m ，主机翼长度700 m m ，后机翼长度600 m m ，机翼弦长90 m m ，机翼厚度10 m m ，垂尾高度120m m ，空机约为800g、电子设备600g、高爆炸药0.32kg~0.60kg，它折叠于弹射筒中，当从筒内弹射后，机翼展开保持稳定巡航。
　　该无人机的弹体结构气动特性优良。它采用光滑圆头、长方体机身设计，有前后两对弹翼，背部还有一对呈一定夹角的垂尾，为方便用筒式弹射器弹射，无人机的前后弹翼、垂尾以及螺旋桨均采用折叠式。弹射前，位于弹射筒内时为折叠状态，离开弹射筒后迅速展开，在空中快速达到巡飞状态。
　　对于螺旋桨和电子设备，也进行详细的设计。一个G F 系列电动尼龙桨(6030)，一个朗宇无刷电机(2212kv 2450)，一个好盈无刷电调(40A)，四个银燕金属模拟舵机(每个约9g)，一块格式锂电池(1000m ah25C)。
　　该无人机通过地面人员遥控控制，可在1000m 航程内自由飞行，续航时间15 分钟，飞行速度80~120km /h。该无人机具有可携带性、快速部署和高精确性，形象地说，是把空中力量放入背囊中以保护徒步作战的步兵，并使班组能够作为一种战略力量。
　　2.2 研制
　　在样机制作之前，进行C A TIA 三维建模和模型仿真，将仿真结构用3D 打印机打印出来模拟组装，再利用复合材料工艺进行制作。样机研制步骤介绍如下：
　　1) 将C A TIA 三维建模的零部件用3D 打印机打印出来。
　　2) 对打印零部件打磨光滑，并对机翼和机身的阳模进行喷漆处理。
　　3) 将阳模置于基体中，在阳模露出的半表面依次涂抹脱膜蜡、喷涂光漆、胶衣、涂抹原子灰、铺设玻璃布、填入玻璃粘，再用玻璃纤维布覆盖。晾干后，将基体与玻璃粘层分离，将边界打磨光滑即可得到阴模。
　　4) 在阴模表面依次涂抹脱膜蜡、喷涂脱膜剂、光漆、胶衣、铺设0.03m m 玻璃布、碳纤维预浸料、0.05m m 玻璃布、脱膜布，最后用真空袋包装并用密封胶密封。
　　5) 用激光切割机切割并制作机翼和机身的内部框架，将整体框架置于阴模中并涂抹工业胶，进行合模，得到机翼、机身壳体。
　　6) 对机翼、机身进行处理，安装舵面。最后进行整体组装。
　　3 后期试飞与结构优化
　　样机的各种设计参数出自理论计算，为确保研制出的无人机的性能及实用性。在样机制成后，进行调试飞行。由于制作中设备与技术水平有限，制作出的样机质量分布不均，所以在试飞前需要对飞机进行配重，保证飞机起飞后具有良好的飞行性能。
　　在测试过程中，飞机表现不稳定，在弹射起飞后，易出现侧翻，给飞机的控制带来很大难度。针对这一问题，进行改进：其一提高工艺减轻飞机的总体重量;其二增大机翼面积，提供更多升力。在改善机翼的设计后，进行吹风实验。经验证，该飞行器的气动性能等方面满足前期的设计要求。在后期的试飞过程中，侧翻现象也有所改善，不再对飞行产生过大影响。至此，此无人机设计制作基本已经完成。
　　4 结论
　　如今，无人机研发费用高，起飞条件严重受地形限制，并且需要专门的控制中心及庞大的后勤保证，使得无人机的使用和维护费用高昂，导致其不能普遍使用，中小灾害与普通领域难以受益。而本文的可折叠背包携带的小型无人机的出现，会使这些问题随之迎刃而解。它可以广泛应用于侦察、监测、抗震救灾等各个领域。