基本信息
- 項目名稱：
- 雙槳固定翼垂直起降無人機模擬試驗臺
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該試驗臺為雙槳固定翼垂直起降無人機的前期準備階段，試驗臺采用多自由度旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可模擬飛機的多種飛行姿態(tài)及受力情況。機翼部分搭載于試驗臺支座上，可實現(xiàn)升降、豎直面內(nèi)擺動和水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)多自由度飛行控制。 創(chuàng)新點 1. 采用雙槳固定翼機構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)垂直起 降空中懸停等功能 2. 將螺旋槳的高速運動與轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)的 低速運動相分離。 3.試驗臺可多自由度旋轉(zhuǎn)
- 詳細介紹：
- 目的 該試驗臺為雙槳固定翼垂直起降無人機的前期準備階段，試驗臺采用多自由度旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可模擬飛機的多種飛行姿態(tài)及受力情況，為無人機的真正設(shè)計提供寶貴參數(shù)。固定翼垂直起降無人機在許多領(lǐng)域特別是巡航中得到迅速發(fā)展，但目前針對此方面的研究主要由美國等少數(shù)發(fā)達國家主導(dǎo)，在國內(nèi)尚處于空白。 創(chuàng)新點 1. 采用雙槳固定翼機構(gòu)設(shè)計，發(fā)動機可傾 轉(zhuǎn)，機翼前后掠角同步調(diào)節(jié)，實現(xiàn)垂直起 降空中懸停等功能 2. 將螺旋槳的高速運動與轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)的 低速運動相分離，與同類垂直起降無 人機相比能更充分發(fā)揮固定翼飛機速 度快的優(yōu)點。 3. 試驗臺支座可實現(xiàn)多自由度旋轉(zhuǎn)，模擬 飛機不同飛行姿態(tài)，配合傳感器系統(tǒng)，實 現(xiàn)轉(zhuǎn)角參數(shù)測定。 基本思路、技術(shù)關(guān)鍵 該試驗臺該通過陀螺儀、傳感器等收集在各種姿態(tài)下的運行參數(shù),無人機搭載于試驗臺上，可實現(xiàn)升降、豎直面內(nèi)擺動和水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)多自由度飛行控制。該試驗臺的設(shè)計可分為機械結(jié)構(gòu)、自動控制二部分。自動控制由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的 該試驗臺為雙槳固定翼垂直起降無人機的前期準備階段，試驗臺采用多自由度旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可模擬飛機的多種飛行姿態(tài)及受力情況，為無人機的真正設(shè)計提供寶貴參數(shù)。固定翼垂直起降無人機在許多領(lǐng)域特別是巡航中得到迅速發(fā)展，但目前針對此方面的研究主要由美國等少數(shù)發(fā)達國家主導(dǎo)，在國內(nèi)尚處于空白。 創(chuàng)新點 1. 采用雙槳固定翼機構(gòu)設(shè)計，發(fā)動機可傾 轉(zhuǎn)，機翼前后掠角同步調(diào)節(jié)，實現(xiàn)垂直起 降空中懸停等功能 2. 將螺旋槳的高速運動與轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)的 低速運動相分離，與同類垂直起降無 人機相比能更充分發(fā)揮固定翼飛機速 度快的優(yōu)點。 3. 試驗臺支座可實現(xiàn)多自由度旋轉(zhuǎn)，模擬 飛機不同飛行姿態(tài)，配合傳感器系統(tǒng)，實 現(xiàn)轉(zhuǎn)角參數(shù)測定。 基本思路、技術(shù)關(guān)鍵 該試驗臺該通過陀螺儀、傳感器等收集在各種姿態(tài)下的運行參數(shù),無人機搭載于試驗臺上，可實現(xiàn)升降、豎直面內(nèi)擺動和水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)多自由度飛行控制。該試驗臺的設(shè)計可分為機械結(jié)構(gòu)、自動控制二部分。自動控制由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性 雙槳固定翼垂直起降無人機采用新型機翼設(shè)計，通過可多自由度擺動的發(fā)動機模塊及機翼擺動模塊，實現(xiàn)無人機在多種飛行姿態(tài)下的調(diào)整，實現(xiàn)其垂直起降、空中懸停等功能。 因為采用固定翼機身，與其他無人機相比，該產(chǎn)品具有航程遠、油耗低等優(yōu)點，融合了普通固定翼飛機及直升機的優(yōu)點，可搭載功能豐富，可廣泛適用于巡航偵查等領(lǐng)域。 先進性 該方案克服了普通固定翼飛機無法懸停的缺陷，同時彌補了直升機速度慢，航程短的缺陷，特別適合于偵查巡航等領(lǐng)域。目前國內(nèi)對垂直起降無人機的研究正處于起步階段，隨著中國1000m以下高空開放等政策，無人機的應(yīng)用也將更為廣泛。試驗臺為其提供了先進科學(xué)的測試平臺，其研究必有重要意義。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該項目為參加過任何比賽
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 計劃許可
作品可展示的形式
- 實物，三維模型，圖紙，說明文檔，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點及優(yōu)勢 該試驗臺該通過陀螺儀、傳感器等收集在各種姿態(tài)下的運行參數(shù),無人機搭載于試驗臺上，可實現(xiàn)升降、豎直面內(nèi)擺動和水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)多自由度飛行控制。 在機械結(jié)構(gòu)方面，在無人機機翼下懸掛可以360度旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機模塊，實現(xiàn)機身的垂直起飛和懸停；在自動控制方面，采用單片機控制，通過程序?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)角的精確控制。無論從功能上、前景上和機構(gòu)上，該無人機的發(fā)動機擺動機構(gòu)都有較強的實用性。 適應(yīng)范圍 該雙槳固定翼垂直起降無人機適合于偵查巡航等領(lǐng)域，完成災(zāi)情監(jiān)測、森林防火、軍事巡視、緊急搜救等工作。 市場經(jīng)濟效益分析 雙槳固定翼垂直起降飛行器的研究在國內(nèi)處于起步階段，其研制生產(chǎn)必將在此領(lǐng)域引發(fā)一場變革。隨著中國1000m以下高空開放等政策，無人機的應(yīng)用也將更為廣泛。
同類課題研究水平概述
- 普通的固定翼飛機因其速度快，航程遠等優(yōu)點在交通和巡航中得到廣泛應(yīng)用，但是飛機起降必須依賴跑道。特別是在巡航工作中，受自然條件影響比較大，而且不能實現(xiàn)空中懸停，限制了其實用。直升機雖無此缺憾，但是飛行速度低，油耗大，目前并未在巡航領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 垂直起降飛行器（VTOL）能夠以零速度起飛/降落，具有空中懸停功能，從而擺脫了地形跑道的限制。針對垂直起降飛行器的研究，主要從上個世紀50年代開始，直到80年代隨著垂直起降戰(zhàn)斗機的研究才得到較快發(fā)展，而且主要由美國、英國等少數(shù)發(fā)達國家主導(dǎo)，在國內(nèi)仍處于起步階段。 垂直起降無人機兼收了固定翼飛機速度快、航程遠及無人機機動靈活、無需駕駛員的優(yōu)勢，在許多領(lǐng)域特別是巡航中得到迅速發(fā)展。與有人機相比，無人機的布局更加合理簡介，起降方式更加靈活，先進的導(dǎo)航控制系統(tǒng)使得起降飛行更為精確可靠。 目前的垂直起降無人機的實現(xiàn)機構(gòu)主要分為推力定向類和推力換向類。傳統(tǒng)的直升機和固定翼飛機都屬于推力定向類，傳統(tǒng)直升機雖技術(shù)成熟，但不具備固定翼的水平飛行能力，飛行速度低、航程有限。而固定翼無人機速度高，航程遠，缺點是存在推進及其控制裝置等“廢重”，無法實現(xiàn)垂直起降。推力換向類無人機主要是旋翼機，其優(yōu)點是旋翼即可提供升力又可提供飛行動力，動力利用率高，同時可以實現(xiàn)高速飛行，分為雙槳固定翼垂直起降式和傾轉(zhuǎn)機身式等。其中，雙槳固定翼垂直起降式飛行器兼?zhèn)渲鄙龣C和固定翼飛機的優(yōu)點，起降靈活不受機場限制、航程遠、速度快，被譽為21世紀最具潛力的飛行器，但目前主要應(yīng)用于美國等少數(shù)國家的軍工領(lǐng)域。 綜合考慮各種垂直起降無人機的優(yōu)劣，我們采用雙槳固定翼垂直起降無人機作為最終方案，對其發(fā)動機擺動機構(gòu)進行設(shè)計和仿真，實現(xiàn)其在懸停，航速航程等方面的優(yōu)勢。
