无人机结构简介_无人机制作图纸

一.需求分析

概述：设计上的纸面参数做到一个切实用到飞机上的一个设计参数的一个过程
1.飞机的任务是什么
针对设计目的有不同结构需求的
物流无人机：仓储位置
摄影无人机：拍照，搭载稳定的三轴云台；起落架折叠
军用无人机：长航时；可以挂载武器
救援无人机：投递救援物资，挂载扁

针对工训赛理解：

二.总体设计与布局

概述：飞机选择一个什么样的结构，什么样的状态，怎样去完成软件的搭载，结构的设计，故总体上要有一个设计和规划
1.结构形式选择：（包含多因素所决定，设计需求，技术水平，成本，器件选型）
为何选择四旋翼而非六旋翼？
1) 赛方要求轴距不超过445~455mm，市面上小型四旋翼无人机多为330mm、380mm、450mm，六旋翼无人机多为550mm及以上，这意味着很难买到匹配450mm的六旋翼无人机的结构标准件（尤其是动力系统)
2) 由于飞机搭载传感器较多，因需要智能识别，越障等功能，故需要激光雷达，双目相机，单目相机，光流计等，故搭载的传感器很多，而飞机重量接近力效极限，不可以再重了，所以现要尽量选择力效高的动力系统，而在一般情况同电压下浆直径越大力效越高
3) 同样重量问题，六旋翼的优点是飞行稳定，但是比四旋翼重量要大，且费电；浆直径越大力效越高，同样轴距，六旋翼浆一定比四旋翼小，浆小则力效低，故而有可能，六个不一定比四个大；且六旋翼结构多两个臂，多两套动力系统，也会占比总重量
4) 成本问题——六旋翼物料成本、装配调试工时成本都较大

2.动力选择
旋翼尤其翼间部分气动力较紊乱，会产生涡流相互干扰，要保证不干扰，又要保证结构紧凑，需要考虑rmax选多大（参照下图公式），去选择螺旋桨的范围以及所匹配的电机，注意电机和螺旋桨是相互匹配的，不可以乱配，否则要么电机转不动，要么螺旋桨未达最好的范围

力效：螺旋桨力效（g/w）=螺旋桨拉力（g）/输入电功率（w）
简而言之即为每瓦电能提供多少拉力

根据赛方规定，17伏，即对应的4s电池更小的3s电池，故选择前者虽较重但提供更大电压；
由公式可知，力效同时与气动力和电功率有关，电功率由电压和电流而定，电压一定，电流的决定因素是电池的放电倍率，故而可决定电池型号；关于气动力，同翼型螺旋桨直径越大，所需极限转速越低，但是同转速拉力越大（原因，气动力与转速是间接关系，气动力直接关系的是线速度而非角速度，而v=wr，w相同时r越大，v越大，故提供的气动力越大），而螺旋桨的空气阻尼随着转速升高而变大，阻力拉力同时变大，故而言阻力所需电机分配的扭矩越大，即电机的扭矩不单纯给拉力做功，也需克服空气阻力而做功，故即电机需要输出更多的扭矩，此时力效就会降低
另外就电机本身而言，转速越高效率越低
直观想：转速越高，机器越热，热是因为电磁阻尼会让线圈持续变成电阻丝，消耗电能变成热能；而电机本身是想将电能转换成机械能，其副产品才是热能，故转速越快，热能越多，效率越低
综上，需要选择一个螺旋桨较大，转速较低的这样的电机和螺旋桨的套装较合适。
即在上述允许范围内选择较大的螺旋桨
3.器械搭载
动力选定，拉力即定；对于需要搭载的器件，在结构设计时需要考虑如何合理放置，安装固定，可维护性等都须考虑

三.机体平台结构设计

概述:涉及机械结构这一块，即设计一款针对比赛用的飞机

飞机功能性首先保证，其次保证重量，最后工艺性
关于重量，在三维建模时需要将重量带入，给图纸赋予物理性能

四.载荷系统结构设计

概述：投放机构的设计

1.据赛方要求，国赛搬运的物块重量不超过100g，边长不超过70mm，形状未定。
2.物块需要放置在目标点（放置而非投掷）
注：对于出厂配置的物块仓，结构上只能实现投掷的功能的，需要飞行器的控制系统操控飞机，将高度降到很低的位置，模拟出放置的效果