轻小型无人机应用领域

轻小型无人机应用领域（精选8篇）

篇1：轻小型无人机应用领域

无人机的定义：“无人机(UA:Unmanned Aircraft)，是由控制站管理(包括远程操控或自主飞行)的航空器，也称远程驾驶航空器(RPA:Remotely Piloted Aircraft)。”

其他内容有：

一：民用无人机驾驶员在饮用任何含酒精的液体之后的8小时之内或处于酒精作用之下或者受到任何药物影响及其工作能力对飞行安全造成影响的情况下，不得驾驶无人机。

二：在开始飞行之前，机长应当：

1.了解任务执行区域限制的气象条件;

2.确定运行场地满足无人机使用说明书所规定的条件;

3.检查无人机各组件情况、燃油或电池储备、通信链路信号等满足运行要求。对于无人机云系统的用户，应确认系统是否接入无人机云;

4.制定出现紧急情况的处置预案，预案中应包括紧急备降地点等内容。

国家为了规范民用无人机的运行，在近日出台了《轻小型无人机运行规定》，对低、慢、小无人机运行实施放管结合的细化分类管理，为进一步维护轻小型无人机的飞行秩序，促进无人机健康、有序发展。

《轻小型无人机运行规定》全文如下：

篇2：轻小型无人机应用领域

1. 目的

2. 适用范围及分类

3. 定义

4. 民用无人机长的职责和权限

5. 民用无人机驾驶员资格要求

6. 民用无人机使说明书

7. 禁止粗心或鲁莽的操作

8. 摄入酒精和药物的限制

9. 飞行前准备

10. 限制区域

11. 视距内运行(VLOS)

12. 视距外运行(BVLOS)

13. 民用无人机运行的仪表、设备和标识要求

14. 管理方式

15. 无人机云提供商须具备的条件

16. 植保无人机运行要求

17. 无人飞艇运行要求

18. 废止和生效

1.目的

近年来，民用无人机的生产和应在国内外蓬勃发展，特别是低空、慢速微轻小型无人机数量快速增加，占到民用无人机的绝大多数。为了规范此类民用无人机的运行，依据CCAR-91部，发布本咨询通告 。

2.适用范围及分类

本咨询通告适用范围包括：

2.1 可在视距内或外操作的、空机重量小于116千克、 起飞全重不大于150千克的无人机 ，校正空速不超过100千米每小时;

2.2起飞全重不超过5700千克，距受药面高度不超过15 米的植保类无人机植保类无人机;

2.3充气体积在4600立方米以下的无人飞艇;

2.4适用无人机运行管理分类;

2.5 Ⅰ类无人机使用者应安全使用无人机，避免对他人造成伤害，不必按照本咨询通告后续规定管理。

2.6 本咨询通告不适用于无线电操作的航空模型，但当航空模型使用了自动驾驶仪、指令与控制数据链路或自主飞行设备时，应按照本咨询通告管理。

2.7 本咨询通告不适用于室内、拦网内等隔离空间运行无人机，但当该场所有聚集人群时，操作者应采取措施确保人员安全。

3.定义

3.1 无人机(UA: Unmanned Aircraft),是由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器，也称远程驾驶航空器(RPA: Remotely Piloted Aircraft)。

3.2 无人机系统(UAS： Unmanned Aircraft System),也称远程驾驶航空器系统(RPAS:Remotely Piloted Aircraft Systems),是指由无人机、相关控制站、所需的指令与控制数据链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组成的系统。

3.3 无人机系统驾驶员，由运营人指派对无人机的运行负有必不可少责任并在飞行期间适时操纵无人机的人。

3.4 无人机系统的机长，是指在系统运行时间内负责整个无人机系统运行和安全的驾驶员。

3.5 无人机观测员，由运营人指定的训练有素的人员，通过目视观测无人机，协助无人机驾驶员安全实施飞行。

3.6 运营人，是指从事或拟从事航空器运营的个人、组织或者企业。

3.7 控制站(也称遥控站、地面站)，无人机系统的组成部分，包括用于操纵无人机的设备。

3.8 指令与控制数据链路(C2: Command and Control data link)，是指无人机和控制站之间为飞行管理之目的的数据链接。

3.9 视距内运行(VLOS: Visual Line of Sight Operations),无人机驾驶员或无人机观测员与无人机保持直接目视视觉接触的操作方式，航空器处于驾驶员或观测员目视视距内半径 500 米，相对高度低于 120 米的区域内。

3.10 超视距运行(BVLOS: Beyond VLOS),无人机在目视视距以外的运行。

3.11 融合空域，是指有其它航空器同时运行的空域。

3.12 隔离空域，是指专门分配给无人机系统运行的空域，通过限制其它航空器的进入以规避碰撞风险。

3.13 人口稠密区，是指城镇、村庄、繁忙道路或大型露天集会场所等区域。

3.14 重点地区，是指军事重地、核电站和行政中心等关乎国家安全的区域及周边，或地方政府临时划设的区域。

3.15 机场净空区，也称机场净空保护区域，是指为保护航空器起飞、飞行和降落安全，根据民用机场净空障碍物限制图要求划定的空间范围。

3.16 空机重量，是指不包含载荷和燃料的无人机重量，该重量包含燃料容器和电池等固体装置。

3.17 无人机云系统(简称无人机云)，是指轻小型民用无人机运行动态数据库系统,用于向无人机用户提供航行服务、气象服务等，对民用无人机运行数据(包括运营信息、位置、高度和速度等)进行实时监测。接入系统的无人机应即时上传飞行数据，无人机云系统对侵入电子围栏的无人机具有报警功能。

3.18 电子围栏，是指为阻挡即将侵入特定区域的航空器，在相应电子地理范围中画出特定区域，并配合飞行控制系统、保障区域安全的软硬件系统。

3.19 主动反馈系统，是指运营人主动将航空器的运行信息发送给监视系统。

3.20 被动反馈系统,是指航空器被雷达、ADS-B 系统、北斗等手段从地面进行监视的系统，该反馈信息不经过运营人。

4.民用无人机机长的职责和权限

4.1 民用无人机机长对民用无人机的运行直接负责，并具有最终决定权(欢迎关注通航新闻公众号：tonghangxinwen)。

4.1.1 在飞行中遇有紧急情况时：

a.机长必须采取适合当时情况的应急措施。

b.在飞行中遇到需要立即处置的紧急情况时，机长可以在保证地面人员安全所需要的范围内偏离本咨询通告的任何规定。

4.1.2 如果在危及地面人员安全的.紧急情况下必须采取违反当地规章或程序的措施，机长必须毫不迟疑地通知有关地方当局。

4.2 机长必须负责以可用的、最迅速的方法将导致人员严重受伤或死亡、地面财产重大损失的任何航空器事故通知最近的民航及相关部门。

5.民用无人机驾驶员资格要求

民用无人机驾驶员应当根据其所驾驶的民用无人机的等级分类，符合咨询通告《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》(AC-61-FS--20)中关于执照、合格证、等级、训练、考试、检查和航空经历等方面的要求，并依据本咨询通告运行。

6.民用无人机使用说明书

6.1 民用无人机使用说明书应当使用机长、驾驶员及观测员能够正确理解的语言文字。

6.2 Ⅴ类民用无人机的使用说明书应包含相应的农林植保要求和规范。

7.禁止粗心或鲁莽的操作

任何人员在操作民用无人机时不得粗心大意和盲目蛮干，以免危及他人的生命或财产安全。

篇3：轻小型无人机应用领域

墙体材料是土木工程中最重要的建筑材料之一,它在结构中起着承重、围护、分隔、绝热及隔声等作用。墙体约占房屋建筑总重的1/2,用工量和造价要占1/3。合理选用墙体材料,对建筑的自重、功能、节能及造价等,均具有重要意义。

长期以来,我国建筑墙体大都一直沿用黏土砖,但随着社会经济地飞速发展,黏土砖已不能满足高速发展的基本建设和现代建筑的要求,也不符合持续发展的战略目标。为此,我国近年来提出了一系列墙体改革方案和措施,大力开发和提倡使用轻质、高强、耐久、节能、大尺寸、多功能的新型墙体材料。

2 轻骨料混凝土小型空心砌块的定义

轻骨料混凝土小型空心砌块(图1)是以陶粒、膨胀珍珠岩、浮石、火山渣、煤渣以及炉渣等各种轻粗细骨料和水泥按一定比例混合、搅拌、成形、养护而成的空心率大于25%、体积密度小于1 400 kg/m3的轻质混凝土小型空心砌块。主要用于工业与民用建筑的外墙及承重和非承重的内墙,也可用于有保温要求的外墙。

3 轻骨料混凝土小型空心砌块的分类

轻骨料混凝土小型空心砌块按其所采用的骨料品种可分为:陶粒混凝土小型空心砌块、火山渣(或浮石)混凝土小型空心砌块、煤渣混凝土小型空心砌块、自然煤矸石混凝土小型空心砌块等。其共同特点是:自重轻,保温性能好,抗震性能高,防火及吸声、隔声性能优异,且施工方便。

4 轻骨料混凝土小型空心砌块的性能指标

4.1 表观密度

轻骨料混凝土小型空心砌块的表观密度对其强度和保温性能有很大的影响。不同品种的轻骨料孔结构不同,因而用其制作的小型空心砌块密度差别也很大。我国轻骨料混凝土小型空心砌块品种很多,表观密度差异很大,保温性能也相差很大。当前以超轻陶粒混凝土小型空心砌块为最轻,表观密度最小,保温性能最好。其次为某些地区的天然轻骨料混凝土小型空心砌块及粉煤灰珍珠岩混凝土小型空心砌块,而火山灰、粉煤渣混凝土及自然煤矸石混凝土小型空心砌块一般都较重,保温性能也较差。

对同一品种轻骨料来说,因其配置的混凝土类别不同,小型空心砌块的表观密度也不同。以无砂混凝土小型空心砌块最轻,全轻混凝土砌块居中,砂轻混凝土砌块最重。《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229-2011)中,按小型空心砌块的密度大小分为8个等级,见表1。

4.2 抗压强度

抗压强度是轻骨料混凝土小型空心砌块的一个重要星星指标。对同一规格的小型空心砌块来说,混凝土表观密度越大,其强度越高,反之则越小。对同一品种轻骨料混凝土来说,也可因混凝土配合比及砌块生产工艺的不同制成不同密度、不同强度的小型空心砌块。《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229-2011)将小型空心砌块的抗压强度分为5个等级,见表2。

4.3 吸水率和相对含水率

轻骨料混凝土小型空心砌块的吸水率比普通混凝土大,以致其制成的小型空心砌块的含水率也较大。相对含水率是以小型空心砌块出厂时的含水率与其吸水率的比值来表示的。吸水率及相对含水率对小型空心砌块的收缩、抗冻、抗碳化性能有较大影响。小型空心砌块相对含水率越大,其上墙后的收缩越大,墙体内部产生的收缩应力越大,当其收缩应力大于小型空心砌块的拉应力时,即将产生裂缝。因而严格控制小型空心砌块上墙时的相对含水率十分重要,见表3。

4.4 耐久性

轻骨料混凝土小型空心砌块的耐久性包括其抗冻性、抗碳化性及耐水性。轻骨料混凝土小型空心砌块的抗冻性见表4。

轻骨料混凝土小型空心砌块的抗碳化性以其碳化系数来表示,即小型空心砌块碳化后的强度与碳化前的强度之比。我国标准GB/T15229—2011中规定,加入粉煤灰掺合料的小型空心砌块碳化不应小于0.8。试验研究和实践都证明,一般以水泥为主胶凝材料的轻骨料混凝土小型空心砌块,其抗碳化性能完全可满足要求。

小型空心砌块的耐久性通常以其软化系数来表示,即浸水后与浸水前的小型空心砌块抗压强度之比。不掺粉煤灰的水泥混凝土小型空心砌块耐水性也完全合乎要求,掺粉煤灰的混凝土空心砌块,则因掺入粉煤灰的品质和掺量而有差别。因此标准中只对掺粉煤灰掺合料的轻骨料混凝土小型空心砌块的耐水性做了规定,即其软化系数不应低于0.75。

轻骨料混凝土小型空心砌块可以是单排孔、双排孔、三排孔等,主规格为390 mm×190 mm×190 mm,最小外壁和肋厚不应小于20 mm。

5 轻骨料混凝土小型空心砌块的应用范围

目前,我国轻骨料混凝土小型空心砌块主要用于以下几个方面:

a.需要减轻结构自重,并要求具有较好的保温性能与抗震性能的高层建筑的框架填充墙。超轻陶粒混凝土小型空心砌块在此领域用量最大。

b.北方地区及其他地区对保温性能较高的住宅外墙。在该领域主要应用普通陶粒混凝土小型空心砌块、煤渣混凝土小型空心砌块或多排孔小型空心砌块等做自承重保温墙体。

c.公用建筑或住宅建筑的内隔墙。

d.轻骨料资源丰富地区多层建筑的内承重墙及保温外墙。

e.屋面保温隔热工程、耐热工程、吸声隔声工程。

参考文献

[1]严捍冬.新型建筑材料教程[M].北京:中国建材工业出版社,2005.

[2]龚洛书.新型建筑材料性能与应用[M].北京:中国环境科学出版社,1996.

[3]林克辉.新型建筑材料及应用[M].广州:华南理工大学出版社,2006.

篇4：轻小型无人机应用领域

摘要：随着我区矿山地质环境监测工作不断地成熟发展，以过去单一调查为手段的矿山监测工作将由卫星遥感监测及更为细化整体型监测所慢慢取代。其中所说的细化整体型监测就包括以无人飞行器为手段，对矿山各类型监测要素（如排土场、露天采坑）进行无时段限制飞行监测。本文简要阐述针对小型无人飞行器在我区矿山地质环境动态监测工作中的应用。

关键词：无人飞行器；矿山地质；环境监测；地空一体化

1. 引言

通过无人飞行器近几年在我国不断地发展与演变，技术逐渐日益成熟，其应用领域不断拓宽，涵盖了包括地质环境测量在内等诸多领域。由于我区是一矿业大省，其矿产资源丰富，矿山开采类型多样，开采历史悠久。矿业的开发在推动我区国民经济发展中做出不可磨灭贡献的同时也随之而来造成了生态及地质环境的破坏。为了全面及科学系统地掌握我区矿山地质环境年度动态变化情况，分析其矿山地质环境问题变化特征。内蒙古自治区国土地环系统出台了一系列全区年度性矿山地质环境动态上报机制，包含全区各矿山地质环境问题、保证金治理方面等。并于2014年通过矿山地质环境动态监测示范区的建设，秉承先试点，后推广，示范先行、逐步推进原则，总结出一套行之有效的监测方法对全区重点矿区地段进行针对性监测。本文简要介绍通过此次矿山地质环境动态监测示范区建设所运用到的小型无人飞行器监测工作方法。

2. 我国无人飞行器发展现状

无人机（unmanned aerial vehicle或drone）是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机用途广泛，成本低，效费比好，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，使用方便等优势，使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。正是因为看到未来无人机的民用市场潜力巨大，除一些科研院所外，民营企业也开始介入无人机市场。目前粗略估计全国约有170多家单位在生产无人机。“就低端产品而言，一套无人机系统的生产成本有可能不超过几十万元，这也是中国有众多厂家看重无人机市场前景的一个原因。

现如今我国小型无人飞行器分为固定翼及四轴或四轴以上螺旋翼两种，其中用途较为广泛性价比较高的主要为四轴或四轴以上螺旋翼飞行器，它主要具备机动性、灵活性和安全性、其分辨率相对较高、无需专用起降场地，升空准备时间短、易于操控，并可空中悬停多角度拍摄等特点，特别适合在山区及地形复杂地段应用。本文所介绍的小型无人飞行器为四轴螺旋翼飞行器。

3. 全区矿山地质环境动态监测现状

3.1 全區矿山地质环境动态监测现状

自2010年至今，内蒙古自治区国土系统按年度形成以县级→市级→省级→部级的逐级上报表格数据的模式，建立了我区年度矿山地质环境动态监测数据库体系，为矿山地质环境治理提供了基础数据。并且从2014年开展的监测示范区项目也有助于进一步对全区重点矿区实施动态监测提供有效技术帮助。从矿山企业来讲，我区2008年矿山地质环境治理恢复保证金制度建立以来。已有部分大中型矿山开始对矿区存在的矿山地质环境问题有针对性的展开定期监测。

3.2 矿山地质环境监测存在的问题

虽然我区现已初步开展了矿山地质环境监测工作，但由于矿山地质环境监测工作本身所具有的系统性、准确性、可操作性等诸多要求，况且在全国层面矿山地质环境监测仍处于实验性阶段。对于我区下一步矿山地质环境监测工作仍面临严重的挑战。其存在的具体问题如下：

3.2.1 在行政监测方面：虽然我区从2010年开始就已经通过全国矿山动态监测上报系统，初步了解掌握了全区年度性矿山地质环境现状，但由于全区矿山数量较大、矿种较多、分布面积较广等因素，对于全区矿山整体性监测统计而言仍存在巨大难度，加之全区矿山动态监测系统仅能满足年报需求且上报数据的准确性仍有待于进一步提高。

3.2.2 矿山企业自行监测方面：通过近几年矿山动态监测工作及矿山保证金与矿山地质环境治理方案的逐步开展，全区不少大中型矿山均已开展矿山地质环境动态监测工作，并且投入了不少财力与物力，取得了显著的成效，同时带来了很多新方式、新技术、给全区矿山地质环境监测工作下一步的发展方向提供了很多新思路。但由于各矿山企业根据自身需求，仅把监测力度投入在矿业开发易产生地质灾害隐患点处，不具有规模性。且所需监测经费投入较高，不具有普及性与可操作性。

4. 飞行器在矿山地质环境动态监测工作中的应用

综上所述，现阶段我区矿山地质环境动态监测仍处于起步阶段，所涉及矿山地质环境问题数据，大部分仍靠过去的调查方法及以点带面的形式统计出来，所反映的数据准确程度仍有较大差异。本次全区矿山地质环境动态监测示范区所运用的小型无人飞行器将对这一问题进行实验性监测。

4.1 监测工作流程

考虑到飞行器对地形地貌景观破坏有直观的监测效果，根据矿山地质环境的类型（工业广场、排土场、露天采坑、地面沉陷、地面塌陷、已治理区域），飞行器除不能反映深度以外，均能通过平面或多角度拍摄，后期合成校正等手段反映其监测类型面积及整体变化情况。其监测工作流程如下：

首先，将飞行器起降地点布设在所监测类型的中心部位，这样更便于对监测类型进行航空拍摄；其次，地面人员对所监测类型周边及中心地带布设若干控制点，布设可按地面参照物进行设点。起飞后可根据监测类型的大小，来控制飞行高度，本文所运用的四轴螺旋翼飞行器最大飞行高度为500m，最远控制距离为1000m。根据实际监测，在飞行高度200m时对地物拍摄面积为0.2km2。若监测类型面积较大时，可设定航线（一般按“S”形）对地物进行分片拍摄，后期拼接来进行。若反映监测类型整体情况时，可根据监测类型实际形态，选取适当高度及角度（本文飞行器摄像头偏移角度为±90°）来进行拍摄。

4.2 后期处理

在飞行拍摄结束后，若条件允许可现场进行影像合成及校正工作。其主要考虑若本次飞行拍摄达不到预期效果，可安排重复拍摄，以达到其监测目的。影像合成时（单幅就能反映监测类型的除外）必须遵循飞行航线拍摄时间轨迹，运用图像合成软件进行拼接，拼接后根据先前布设好的地面控制点及参照物，运用空间地理信息校正系统软件进行后期合成校正，已达到量测监测类型面积的效果（见照片1、2）。

5. 结束语

矿山地质环境动态监测是一项任重道远的工作，其监测过程中所运用到的方式方法也在逐步摸索阶段，本文仅通过运用小型无人飞行器来对矿山地质环境问题类型进行航拍监测工作论述，以求拓宽我区矿山地质环境监测手段领域，为实现日后系统性“地空一体化”矿山监测做出努力。

参考文献：

[1] 无人机在矿山监测中的应用（卢小平）.

[2] 周文生， 吴振宇， 刘海燕. 无人机遥感在矿山地质环境调查中的应用[J]. 地下水， 2014（2）：128-129.

篇5：轻小型星敏感器光学系统的设计

介绍了星敏感器的`工作原理,对光学系统的指标进行详细的分析,给出光学系统的设计结果和评价.设计得到的镜头焦距22.7 mm,相对孔径1: 1.4,视场角17.1°×17.1°(圆视场角24°),而长度仅45.3 mm.由七个球面透镜组成,光阑放在第二、三透镜之间.

作 者：吴峰 沈为民 作者单位：吴峰(常州工学院,电子信息与电气工程学院,江苏,常州,213002;苏州大学,现代光学技术研究所,江苏,苏州,215006)

沈为民(苏州大学,现代光学技术研究所,江苏,苏州,215006)

篇6：轻小型无人机应用领域

为了验证长航时小型无人机各子系统设计的合理性,降低系统研制周期,改进总体设计方案、减少试飞的风险,建立一个高精度的数字飞行仿真平台,其中包括无人机机体、动力推进系统、飞行控制系统、导航系统的`数学模型.通过仿真对系统稳定性、可靠性进行较为全面的验证,为后续试验提供依据.

作 者：吴自雷 余云智 王律 Wu Zilei Yu Yunzhi Wang Lv 作者单位：吴自雷,余云智,Wu Zilei,Yu Yunzhi(中船重工第七一六研究所,连云港,22)

王律,Wang Lv(南京航空航天大学,南京,210016)

篇7：轻小型无人机应用领域

利用自动控制理论的知识,分析并建立了某小型低空高速无人机飞行控制系统的控制律,并采用飞机小扰动运动方程进行了初步的验证计算.利用飞机系统仿真的.方法,采用飞机全量扰动运动方程对该型无人机飞行控制系统的控制律进行了仿真验证,结果表明,文中所设计的该型无人机飞行控制系统的控制律可以实现该无人机安全发射、稳定爬升、高度稳定、姿态稳定、航向稳定的要求,进而可以实现无人机按预定航路的飞行.

作 者：张登成 苏新兵 ZHANG Deng-cheng SU Xin-bing  作者单位：空军工程大学工程学院,西安,710038 刊 名：弹箭与制导学报  PKU英文刊名：JOURNAL OF PROJECTILES, ROCKETS, MISSILES AND GUIDANCE 年，卷(期)：2007 27(1) 分类号：V212.1 V279 关键词：无人机   飞行控制   控制律   仿真  

★ 浅论电气自动化控制系统的设计思想

★ 无人机作文400字

★ 无人机营销策划书

★ 无人机社会实践报告

★ 高度组诗

★ 汽车灯光智能控制系统设计研究论文

★ 自考论文PC控制系统设计的要点

★ 无人机的作文600字

★ 无人机的作文450字

篇8：轻小型无人机应用领域

小型无人机控制的初步研究通常取用航模飞机作为自动驾驶仪的搭载器, 进而对其控制规律进行研究。航模飞机往往具有:合理的气动布局、简单的飞机外型、较高的静态稳定性, 因此在小型无人机机体前期建模阶段, 可引入数值计算的方法, 解决复杂的静、动态导数选取问题, 并在闭环控制为基础的小型无人机飞行姿态研究中提供一定的数据支持。

航模飞机空气动力参数获取方法一般有:

1.1 经验估计法

经验估计方法是一种关于有关假设条件下对气动导数的估计, 大多运用于对飞行器研究要求不高的场合, 然而由于经验估计多产生偏差, 所以采用经验公式, 很难得到精确的机翼升力, 滚转力矩和偏航力矩系数等的变化, 它们会直接影响控制系统的反馈数据。

1.2 面元法

大型商用软件一般都采用面元法, 如由美国Aerologic公司开发的DwT。主要用于飞行器气动特性和飞行稳定性计算和分析。但大型的商业软件, 往往需要较长的软件熟悉过程, 并且需要对空气动力学的原理应有足够的了解, 所以在仅仅研究飞行器控制的阶段会在空气动力学科目、软件学习中花费大量的精力, 略显浪费。

1.3 涡格法

涡格法跟面元法有点类似, 采用该法的有:VLM, AVL几种等软件。如瑞典皇家理工学院航空工程系利用MATLAB编写Tornado的常常是公开源代码, 并且能够免费使用。相对于大型商业软件, 此类针对航模飞机空气动力参数数值计算方法有, 易于学习, 界面更为直观, 问题针对性更强的特点。

1.4 Tornado简述

Tornado是一个基于三维可移动尾涡涡格法的MATLAB程序, 其可以运用于Tornado可输出参数范围内的各种任务。这些输出包括有:三维表示每个嵌板的受力, 在机体或速度轴系上输出迎角, 侧滑角, 角速率和方向舵偏转的静态导数等空气动力参数。其主要可应用于小迎角、低马赫数和压缩影响可忽略的飞行器模型的训练、学习以及概念设计阶段。

2 航模三维模型的构造

Tornado三维模型是通过对航模几何外形尺寸的输入, 以航模的主翼、平尾、立尾作为主要的外形结构进行模型的构造。

首先需要确定可控面及飞行器所包含的翼面数量, 例本文中模型包括主翼、平尾、立尾, 即输入应为“3”, 软件将会默认第一个输入为主翼, 第二个为平尾, 第三个为立尾, 立尾设定时需将二面角设置为90°。

其次以主翼构造为例, 需要设定包括有:重心位置、参考点位置、是否关于机体xoz平面对称 (1是) , 若为立尾应选择 (0否) 、输入根弦长、翼型、确定弦方向, 以及半展向方向的嵌板分割数、二面角的角度、根弦比、网格类型、是否含有可控面板, 以及副翼弦长所占根弦长的比例 (小数表示) 。以本课题的模为例, 通过程序构造出的三维模型如图1。

3 空气动力学参数的获取

Tornado在几何建模阶段与其他例如AVL等软件相比较为复杂, 但在求取已建立好的三维模型的空气动力学参数方面却十分简单方便。以一个简单的范例对如何获取所需的空气动力参数做以说明。首先需设定飞行器的飞行状态, 本课题设定为空速30m/s、高度200m的基准运动得到的空气动力参数, 与改变飞行器的俯仰角令α=5°得到的空气动力学参数, 进行比较分析如图2。

从两次简单的数据结果演示, 可以看出, 不同的状态设置, 程序可给出关于此型飞行器在不同的空中状态下的升力、阻力、侧力以及相关联的各种空气动力学参数。不仅如此Tornado还提供了飞行姿态变化过程中的仿真数据分析, 以俯仰角从-5°变为+5°为例, Tornado可给出如下对各个相关空气动力参数的分析。见图3。

同样改变可控舵面的位置, 依然可以得出相对应的各种数据, 这里不再赘述。

4 数学估算方法在小型无人机控制研究中的作用

本文所提供的数学估算方法, 根据飞行器的几何外形, 得到在不同状态情况下的所需空气动力学参数。在使用类似MATLAB_simulink软件对小行无人机控制系统进行仿真研究时, 对固定翼无人机机体建模可引入Tornado产生的数据, 应用Simulink中的Lookup Table相应模块对不同飞行状态, 将数学估算出的空气动力参数数据进行线性的插补和外推, 从而给出仿真过程中所需的机体状态变化参数, 供无人机控制系统调运和计算。

5 结论

在小型无人机控制系统中, 特别是飞行控制系统原理设计初期, 难以运用试验方法得到空气动力学参数, 但根据小型航模飞机特有的优点, 可采用数值计算的方法得到飞行器的空气动力学参数。本文便提供了一种可使用于大多数固定翼飞行器的MATLAB软件, 可在飞行器仿真建模初期, 提供有效的空气动力学静、动导数, 从而节省建模的时间、建模的成本。

参考文献

[1]卢惠民.飞行仿真数学建模与实践[M].第一版.航空工业出版社.2007.3;

[2]飞思科技产品研发中心.MATLAB_7[M].辅助控制系统设计与仿真.第一版.电子工业出版社.2005.3.

[3]Master Thesis, Tomas Melin.A Vortex Lattice MATLAB Implementation for Linear Aerodynamic Wing Applications[M].Royal Institute of Technology (KTH) .2000;

[4]Department of Aeronautics and Astronautics.Stability and Control of Flight Vehicle[M].University of Washington.1997.9;