畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名：
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
設計(論文)題目： 航模飛機的原理分析及其改進
指導教師：
年 3 月 15 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
文 獻 綜 述
1、無線電遙控飛機的意義
人類自古以來就幻想著飛行。在載人的航空器發(fā)明之前，人類就創(chuàng)造了許多能飛的航空模型，不斷地探索著飛行的奧秘。在飛機發(fā)明之前，航空模型具有強烈的探索性質，飛機發(fā)明之后航空模型仍然是研究航空科學的必要工具。
我國古代就有用風箏測量距離和傳遞信息的歷史記載。隨著航空模型的發(fā)展，特別是無線電遙控模型飛機的不斷完善，航空模型的用途越來越廣泛。如：可以利用遙控模型飛機進行航空航天領域的科學研究；作為部隊對空射擊訓練的靶機；也可以在遙控模型飛機上裝上攝像機進行航拍；利用模型飛機進行遙控遙測，利用航模飛機攜帶農藥滅蟲；利用遙控模型飛機進行商業(yè)活動、節(jié)日慶典活動作飛行表演等等。
美國防部利用無人駕駛飛行器已經有很長的歷史。早在越南戰(zhàn)爭時代，美國防部就使用了無人駕駛飛機（如：BQM－34A“火蜂”）和遙控飛行器。不同類型、形狀、型號和能力的無人駕駛飛行器一直服役于美國武裝部隊，主要用來從事情報搜集、監(jiān)視、偵察，以及目標探測活動。但局限于當時的科技水準，再加上回收時存在重要技術難題，當時采用降落傘和阻攔網(wǎng)技術，現(xiàn)在流行的全自控或遙控滑行著陸技術由于條件所限難以做到，使得人機的任務成功率非常低。美國國防部自從20世紀60年代以來，在無人駕駛飛行器方面的投入的資金超過60億美元。盡管投入了巨資，美國武裝部隊當時既沒有一整套使用無人駕駛飛行器的最佳操作規(guī)程和戰(zhàn)術策略，也沒有建成一支強大的無人駕駛飛行器部隊，由于技術問題和缺乏作戰(zhàn)能力，大部分無人駕駛飛行器計劃被擱置。早期的無人駕駛飛機除了具備讓飛行員免受傷害的優(yōu)勢之外，并沒有展現(xiàn)出比有人駕駛飛機更多的優(yōu)勢。
自從美國在越戰(zhàn)中首次使用“火蜂”無人機從事偵察以來的幾十年中，世界各國對無人機的研究就沒有中斷過，特別是最近十幾年，隨著各項相關科技的發(fā)展，無人機設計、維護、訓練成本 機動靈活，隱蔽性好，不懼傷亡，生命力強，起降簡單，操縱靈活等優(yōu)點逐步顯示出來，成為飛機發(fā)展的一個重要趨勢。
實踐證明，無人機在軍用和民用方面都有著廣泛的用途。
軍事方面，無人機攜帶不同的戰(zhàn)斗裝備，可用于執(zhí)行戰(zhàn)場偵察、監(jiān)視、電子干擾、戰(zhàn)斗評估、雷達誘騙、目標指示、精確打擊、定點轟炸、縱深攻擊、反裝甲、反輻射、反艦艇，甚至攔截戰(zhàn)術導彈和巡航導彈等多種作戰(zhàn)任務。在海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭以及曠日持久的反恐戰(zhàn)爭中，無人機都大顯身手，屢出風頭。
無人機的民用價值也很高，它可以廣泛用于邊境監(jiān)視、地面和海洋運輸監(jiān)督、森林火情偵察和森林采伐的巡察、氣象監(jiān)測、人工降雨、大地測量、海岸巡邏、水災監(jiān)視、交通管理、地球資源勘探、高壓線路故障巡視監(jiān)測、場區(qū)監(jiān)控、城市環(huán)境監(jiān)測等十多個民用領域，市場前景十分廣闊。
2、無線電遙控飛機的發(fā)展現(xiàn)狀
我國研制無人機已有四十多年的歷史，先后研制成功長空一號無人靶機系列、長虹高空高速無人偵察機、T-6通用型無人機、Z-5系列無人偵察機、ASN系列無人機等。開發(fā)出的數(shù)十種靶機和偵察型無人機，已能批量生產和裝備部隊，廣泛應用于晝夜空中偵察、戰(zhàn)場監(jiān)視、目標定位、校正火炮射擊、戰(zhàn)場毀傷評估、邊境巡邏等軍事領域和航空攝影、地球物理勘探、災情監(jiān)測、海岸緝私等民用領域。
美國在電動無人機的發(fā)展上走的比較靠前。由Cessna公司和美國海軍研究局美國航空航天學會主辦的大學生設計/制作/試飛競賽已經連續(xù)成功舉辦了幾屆。競賽通過專家、評委對設計報告和飛行過程的綜合打分，確定各參賽隊的成績，對于進入前三名的隊伍分別給予2500、1500和1000美元的現(xiàn)金獎勵。這項競爭吸引了全美幾十所大學航空相關專業(yè)的學生組隊參加，通過親自參與小型電動無人機的設計、制作與試飛的全過程，使他們有機會將大學中所學知識綜合運用，在實踐中得到鍛煉，并極大的促進了電動無人機事業(yè)的發(fā)展。近兩年來，加拿大、意大利、土耳其的幾所大學也開始組隊參賽，并取得了不錯的成績，競賽主辦者還向日本、英國、德國、法國和俄羅斯等國家的大學發(fā)出了邀請，意圖使使這項賽事向國際化方向發(fā)展，在全世界范圍內促進電動無人機事業(yè)的發(fā)展。
限制無人機在民用領域應用的主要因素不在于飛機本身，而在于相關領域的配套研發(fā)工作嚴重滯后，無法滿足該領域內的任務要求，使無人機處于“有槍無彈”的尷尬境地。隨著配套研發(fā)工作的逐步進行，這一現(xiàn)象有望在未來幾年得到改變。相對于以往的油動發(fā)動機，以各種電池作為能源，電動機作為動力系統(tǒng)，更加的安靜、清潔、環(huán)保、無毒害，使電動無人機成為一種新的發(fā)展趨勢。然而，在輸出功率相同的情況下，電動動力系統(tǒng)要比油動動力系統(tǒng)重的多，為達到相同的設計性能，將對飛機的制造工藝提出更高的要求，這在很大程度上限制了電動無人機的發(fā)展。
作為軍用及民用無人機的雛形,航模運動在我國發(fā)展已有幾十年的歷史，但介于各種原因此項活動沒有被廣泛推展開來。市面上的航模產品種類繁多，但中高端產品主要被外國品牌所占有，價格昂貴。國內廠家生產的大多是初級入門級產品，且相關的配套產品匱乏，質量參差不齊。考慮到航模成本高，為追求更高的飛行性能，大多數(shù)航模愛好者選擇自己動手改裝飛機。
在國內,改裝航空模型大多局限于專業(yè)人士,對于大眾的普及還很遠。主要原因是航模雖然看似簡單,但其設計原理,氣動布局,組織結構都與真飛機相似,涉及相關專業(yè)領域較多，如無線電學，空氣動力學，理論力學，機械設計及其原理等許多學科，專業(yè)性強。
目前市場上常見的初級入門級航模大多采用普通370有刷電機，這種電機的特點是價格便宜，耗電量大發(fā)熱多，扭矩小需要安裝減速機構。機輪固定，在跑到滑行時無法轉向，容易偏離航向。而市面上的中高端產品大多采用無刷外轉子電機，其特點是價格昂貴省電，發(fā)熱量小，扭矩大，并且大多數(shù)高端機起落架可以轉向甚至收回機艙內。通過這次設計，將對航模飛機進行深入分析，掌握其設計結構和飛行原理。并在初級入門級飛機的基礎上對其進行改進，達到理想的目的要求。
參考資料
[1 ] 朱寶流，高國鈞，施定邦著. 模型飛機飛行原理. 上海教育出版社. 1980.
[2 ] 武 哲,謝 礎. 航空模型. 航空知識雜志社. 2006,第五期.
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）
1、 航模的原理分析及改進
本次設計是在本人現(xiàn)有的航空模型飛機套材”Happy Boy”的基礎上，對其進行深入的分析，掌握航模飛機的設計原理，并且優(yōu)化改進飛機的動力系統(tǒng)和起落架轉向系統(tǒng)。主要內容有：
1. 了解飛機的飛行原理
2. 理解飛機的布局結構
3. 掌握內部電子電路控制系統(tǒng)的工作原理
4. 改進飛機的動力系統(tǒng)
5. 改進飛機的起落架轉向系統(tǒng)
優(yōu)化后的飛機將有更強的動力，抗風性提高，機身結構得到加強，并且在地面滑行時可以轉向（原產品無法轉向）。
2、 研究方法
EDS公司的Unigraphics NX是一個產品工程解決方案，它為用戶的產品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。Unigraphics NX針對用戶的虛擬產品設計和工藝設計的需求，提供了經過實踐驗證的解決方案。Unigraphics NX為設計師和工程師提供了一個產品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對幾何的操縱，更重要的是團隊將能夠根據(jù)工程需求進行產品開發(fā)。Unigraphics NX能夠有效地捕捉、利用和共享數(shù)字化工程完整過程中的知識，事實證明為企業(yè)帶來了戰(zhàn)略性的收益。在目前的三維造型軟件中占有重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。作為高等學校和研究機構來說，該軟件是進行設計的重要工具。
在UG模塊中可對零件模型進行有限元分析和優(yōu)化；在機構運動模塊中，可對零部件模型進行機構運動仿真，并獲得距離、速度等輸出曲線。
本次設計主要通過親自對航模飛機進行拆分和改裝，并且查閱相關飛行器設計書籍，對航模的結構和原理充分了解。改進方面，將運用UG軟件對航模起落架轉向系統(tǒng)進行實體造型與模擬仿真，驗證其可行性。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日
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