7.2 低速无人机的结构设计


低速无人机结构特点:

1.   飞机速度低,机翼载荷小;

2.  结构采用集中受力,并辅以承受气动载荷的薄膜结构

3.   结构材料以轻质材料为主,在应力严重部位辅以高强高模的先进复合材料


典型的低速无人机是各种型式的航空模型飞机,这些航空模型飞机从多旋翼飞行器到飞行速度在10m/s~50m/s之间的固定飞行器,其共同的特点是速度小,载荷小,结构简单,主要受力结构以梁式结构承受载荷。

虽然机翼结构外形可能多种多样,但是其受力型式都可以简化为一个悬臂梁结构+薄膜蒙皮表面。其中悬臂梁结构用于传递机翼弯矩,并提供机翼的弯曲刚度。如果该悬臂梁还是闭室结构,那么该闭室结构还能给机翼提供大部分的抗扭刚度。如果不是闭室,那么机翼的抗扭刚度将由蒙在外表面的薄膜结构提供。

因此低速飞机的机翼结构关键是设计好机翼内部的梁,设计方法完全可以采用材料力学中的工程梁理论,根据机翼的连接型式和加工方法,确定机翼梁的剖面型式和结构材料,然后根据机翼的设计要求,优化梁剖面的结构尺寸。

为了保证机翼外形准确,还需要沿翼展向布置若干个肋,肋的间距一般不要太大,以免两肋之间的薄膜蒙皮失去支持刚度。

低速飞机的机身结构型式多种多样,从最简单的一根直杆,到具有流线型外形的腔体结构,其外形设计主要是根据机身内部装载的需要,装载的东西越多,机身体积的就相对较大,如果没有什么装载,那机身结构就非常简单。如果机身是直杆结构,一般就采用高强的碳纤维管,结构重量轻,刚度大,效费比高。如果是薄壁腔体结构,内部一般采用轻质结构形成骨架,外表面则是蒙着柔性的薄膜,以减小气动阻力。


   低速无人机的载荷特点是什么?

2   低速无人机结构布局特点是什么?

3   低速无人机的选材特点是什么?

4   在小载荷条件下,如何保证低速无人机既具有足够的结构刚度,同时结构重量又轻?