无人机的基本结构课件.pptx

1、第二章 无人机结构与系统2 目 录第一节 无人机结构与系统概述第二节 无人机的基本结构第三节 无人机动力系统第四节 无人机控制站与飞行控制系统第五节 无人机通信导航系统第六节 无人机任务载荷系统与发射回收系统3 一、无人机结构与系统概述无人机结构与系统主要包括无人机、动力系统、控制站、飞行控制系统、通讯导航系统、任务载荷系统和发射回收系统等。无人机，按飞行平台构型的不同可分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机、伞翼无人机、扑翼无人机和无人飞艇等.动力系统，提供无人机飞行所需动力。控制站，监测和控制无人机。飞行控制系统，保证无人机姿态稳定和控制。通信导航系统，保证遥控指令准确传输，保证信息反

2、馈的可靠性、精确性、实时性及有效性。任务载荷系统，实现无人机飞行要完成的特定任务。发射回收系统，保证无人机顺利升空以及安全着陆。4 一种典型的无人机系统5 目 录第一节 无人机结构与系统概述第二节 无人机的基本结构第三节 无人机动力系统第四节 无人机控制站与飞行控制系统第五节 无人机通信导航系统第六节 无人机任务载荷系统与发射回收系统6 l 固定翼Fixed-wing无人机平台 由动力装置推力或拉力，由机体上固定的机翼产生升力，重于空气的无人航空器。一、固定翼平台7 二、无人机的基本结构固定翼无人机大多数都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个部分组成，其基本结构如图。1.固定翼无人机的基

3、本结构1-螺旋桨；2-副翼；3-垂直尾翼；4-水平尾翼；5-机翼；6-起落架8 二、无人机的基本结构1.固定翼无人机的基本结构9 二、无人机的基本结构1.机翼（Wings）功能：产生无人机飞行所需要的升力。组成 翼梁：承受弯矩（缘条）和剪力（腹板）纵墙：与蒙皮形成封闭的合段承受扭矩，与机身连接方式为铰接 桁条：铝合金挤压或板材弯制而成，与翼肋相连并且铆接在蒙皮内表面，支持蒙皮以提高其承载能力更好的承受机翼的扭矩和弯矩 翼肋：包括普通翼肋和加强翼肋 蒙皮：承受局部空气动力和形成机翼外形1.固定翼无人机的基本结构1-接头；2-加强肋；3-翼梁；4-前墙；5-蒙皮；6-后墙；7-翼肋；8-桁条10

4、机翼产生升力。机翼产生升力。机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装机翼在飞机的稳定性和操纵性中扮演重要角色，机翼上安装的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼的可操纵翼面主要有副翼、襟翼、前缘襟翼、前缘缝翼。机翼还用于安装机翼还用于安装发动机、起落架发动机、起落架及其轮舱、油箱。及其轮舱、油箱。二、无人机的基本结构11 机翼的分类上单翼上单翼下单翼下单翼中单翼中单翼二、无人机的基本结构12 机翼的分类双翼机双翼机多单翼多单翼单翼机单翼机二、无人机的基本结构13 二、无人机的基本结构2.机身（Fuselage）功能 装载、安装基础。组成 蒙皮：与机翼蒙皮作用相似；桁条：与机

5、翼桁条作用相似；桁梁：作用与翼梁相似；隔框：作用与翼肋相似。1.固定翼无人机的基本结构1桁梁；2桁条；3蒙皮；4加强隔框；5普通隔框14 装载设备、燃料、武器等。装载设备、燃料、武器等。将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一个整体将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一个整体。二、无人机的基本结构15 二、无人机的基本结构3.尾翼（Empennage）功能：稳定和控制俯仰及偏转。组成 水平尾翼：由固定的水平安定面及其后的可转动的升降舵组成。垂直尾翼：由固定的垂直安定面及其后的可转动的方向舵组成。1.固定翼无人机的基本结构3-垂直尾翼；4-水平尾翼16 操纵飞机的俯仰和偏转。操纵飞机的

6、俯仰和偏转。是飞机稳定性的重要组成部分。是飞机稳定性的重要组成部分。尾翼平尾水平安定面升降舵垂尾垂直安定面方向舵二、无人机的基本结构17 尾翼布局常规尾翼常规尾翼T T形尾翼形尾翼V V形尾翼形尾翼18 二、无人机的基本结构4.起落装置（Landing Gear）功能：支撑无人机在地面上的活动，包括起飞和着陆滑跑、滑行、停放。组成 支柱：起支撑作用并作为机轮的安装基础。减震器：吸收着陆和滑跑冲击能量机轮：与地面接触支持无人机的重量，减少无人机地面运动的阻力，可以吸收一部分撞击动能有一定的减震作用收放机构：用于收放起落架以及固定支柱，飞行时可减少阻力1.固定翼无人机的基本结构1-收放动作筒；2-

7、撑杆；3-机轮；4-铰链；5-减震支柱19 起落装置用于飞机的起飞、起落装置用于飞机的起飞、着陆和滑行并支撑飞机。着陆和滑行并支撑飞机。飞机的前轮可偏转，用于地飞机的前轮可偏转，用于地面滑行时控制方向。面滑行时控制方向。飞机的主轮上装有各自独立飞机的主轮上装有各自独立的刹车装置。的刹车装置。二、无人机的基本结构20 起落装置的分类后三点式前三点式二、无人机的基本结构21 起落装置的分类可收放式 固定式22 二、无人机的基本结构5.动力装置 功能：产生拉力（螺旋桨式）或推力（喷气式）使无人机产生相对空气的运动。组成 在下节中详述1.固定翼无人机的基本结构23 二、无人机的基本结构2.无人直升机的

8、基本结构无人直升机是由旋翼提供升力和推进力进行飞行。一般由主旋翼、机身、尾桨、起落装置、操纵系统、传动系统、电动机或发动机组成。1-机身；2-主旋翼；3-尾旋翼；4-操纵系统；5-动力系统；6-起落架24 二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（1）主旋翼主要由桨叶和桨毂组成，是无人直升机最关键的部位，既产生升力，又是无人直升机水平运动的拉力的来源，旋翼旋转的平面是升力面也是操纵面。1-桨叶；2-桨叶摇臂；3-桨毂；4-拨杆；5-变距拉杆；6-外环25 二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构旋翼的结构形式：指浆叶与桨毂的连接方式四类：全铰式旋翼、半铰式旋翼、无铰式旋翼、无轴承式旋翼

9、26 类型：1）单桨+尾桨无人直升机二、无人机的基本结构27 二、无人机的基本结构28 29 二、无人机的基本结构30 二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（2）机身无人直升机机身与固定翼机身结构和功能类似。主要功能：装载燃料、货物和设备等，同时作为安装基础将各部分连成一个整体。机身具有承载和传力的作用，承受各种装载的载荷，还承受各类动载荷。（3）尾桨尾桨的主要作用是产生一个侧向的拉力/推力通过力臂形成偏转力矩，平衡主旋翼的反扭矩并且控制航向，相当于直升机的垂直安定面，可以改善直升机的航向稳定性提和提供一部分升力等。尾桨分为推式尾桨和拉式尾桨，尾桨拉力方向指向直升机的对称面，为推式尾桨

10、；从对称面向外指为拉式尾桨。31 二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构（4）起落装置用于地面停放时支撑重量和着陆时吸收撞击能量的部件。结构形式有轮式、滑撬式和浮筒式。（5）操纵系统操纵系统是用来控制无人直升机飞行的系统。由自动倾斜器、座舱操纵机构和操纵线系等组成。无人直升机的垂直、俯仰、滚转和偏航四种运动形式，分别对应于操纵系统的总距操纵、纵向操纵、横向操纵和航向操纵。32 二、无人机的基本结构2.无人直升机的基本结构1-桨叶摇臂；2-拨杆；3-变距拉杆；4-旋转环；5-驾驶杆；6-油门总距杆；7-导筒；8-滑筒；9-内环；10-外环自动倾斜器33 二、无人机的基本结构2.无人直升机的

11、基本结构（6）传动系统在无人直升机中，发动机提供的动力要经过传动系统才能到达主旋翼和尾浆，从而使主旋翼旋转产生升力，尾旋翼旋转平衡扭矩。传动系统的主要部件由主减速器、传动轴、尾减速器和中间减速器组成。1-主减速器；2-传动轴；3-轴承支座；4-中间减速器；5-尾减速器；6-尾桨轴；7-附件传动34 二、无人机的基本结构3.多旋翼无人机的基本结构多旋翼无人机的基本结构一般由机架、动力装置和飞控等组成。1-电调；2-电池；3-飞控；4-桨叶；5-电机；6-机架35 二、无人机的基本结构36 二、无人机的基本结构1.机架是多旋翼无人机的机身，其他结构的安装基础，起承载作用。根据旋翼轴数的不同，可分为

12、三轴、四轴等。根据发动机个数分有三旋翼、四旋翼等。轴数和旋翼数一般情况下是相等的，但也有特殊情况，比如三轴六旋翼。1）机架材质（1）塑料：价格比较低廉，比较适合初学者。（2）玻璃纤维：相比塑料机架，玻纤强度高、重量轻、价格贵，中心板多用玻纤，机臂多用管型。（3）碳纤维：相比玻纤机架，强度更高、价格更贵。（4）铝合金/钢：适合自己制作。3.多旋翼无人机的基本结构37 二、无人机的基本结构2）机架布局常见的机架布局有X型、I型、V型、Y型和IY型等3.多旋翼无人机的基本结构38 二、无人机的基本结构3）机架轴距轴距是机架最重要的数据指标，它是指对角线两个电机或者桨叶中心的距离，单位为毫米（mm）四

13、轴250：表示对角线电机中心的距离为250毫米3.多旋翼无人机的基本结构四轴25039 二、无人机的基本结构2.动力装置1）电池 主要为无人机提供能量，无人机多采用锂聚合物电池。2）电调 （Electronic Speed Controller，ESC），全称电子调速器。它的主要功能是将飞控板的控制信号进行功率放大，并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号，以控制电动机的转速；将电源电压转换为5V，为飞控板、遥控接收机供电；将直流电源转换为三相电源，为无刷电机供电。3）电机 带动浆叶旋转使多旋翼无人机产生升力，通过对各电机转速的控制，可使多旋翼无人机完成飞行活动。4）螺旋桨 旋转产生拉力或推力使无人机完成飞行活动。3.飞控稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行。3.多旋翼无人机的基本结构