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。

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