畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué)生姓名：
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目： 航模飛機(jī)的原理分析及其改進(jìn)
指導(dǎo)教師：
年 3 月 15 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
文 獻(xiàn) 綜 述
1、無線電遙控飛機(jī)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(jī)發(fā)明之前，航空模型具有強(qiáng)烈的探索性質(zhì)，飛機(jī)發(fā)明之后航空模型仍然是研究航空科學(xué)的必要工具。
我國古代就有用風(fēng)箏測(cè)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(jī)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(jī)進(jìn)行航空航天領(lǐng)域的科學(xué)研究；作為部隊(duì)對(duì)空射擊訓(xùn)練的靶機(jī)；也可以在遙控模型飛機(jī)上裝上攝像機(jī)進(jìn)行航拍；利用模型飛機(jī)進(jìn)行遙控遙測(cè)，利用航模飛機(jī)攜帶農(nóng)藥滅蟲；利用遙控模型飛機(jī)進(jìn)行商業(yè)活動(dòng)、節(jié)日慶典活動(dòng)作飛行表演等等。
美國防部利用無人駕駛飛行器已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。早在越南戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代，美國防部就使用了無人駕駛飛機(jī)（如：BQM－34A“火蜂”）和遙控飛行器。不同類型、形狀、型號(hào)和能力的無人駕駛飛行器一直服役于美國武裝部隊(duì)，主要用來從事情報(bào)搜集、監(jiān)視、偵察，以及目標(biāo)探測(cè)活動(dòng)。但局限于當(dāng)時(shí)的科技水準(zhǔn)，再加上回收時(shí)存在重要技術(shù)難題，當(dāng)時(shí)采用降落傘和阻攔網(wǎng)技術(shù)，現(xiàn)在流行的全自控或遙控滑行著陸技術(shù)由于條件所限難以做到，使得人機(jī)的任務(wù)成功率非常低。美國國防部自從20世紀(jì)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(duì)當(dāng)時(shí)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(shù)策略，也沒有建成一支強(qiáng)大的無人駕駛飛行器部隊(duì)，由于技術(shù)問題和缺乏作戰(zhàn)能力，大部分無人駕駛飛行器計(jì)劃被擱置。早期的無人駕駛飛機(jī)除了具備讓飛行員免受傷害的優(yōu)勢(shì)之外，并沒有展現(xiàn)出比有人駕駛飛機(jī)更多的優(yōu)勢(shì)。
自從美國在越戰(zhàn)中首次使用“火蜂”無人機(jī)從事偵察以來的幾十年中，世界各國對(duì)無人機(jī)的研究就沒有中斷過，特別是最近十幾年，隨著各項(xiàng)相關(guān)科技的發(fā)展，無人機(jī)設(shè)計(jì)、維護(hù)、訓(xùn)練成本 機(jī)動(dòng)靈活，隱蔽性好，不懼傷亡，生命力強(qiáng)，起降簡(jiǎn)單，操縱靈活等優(yōu)點(diǎn)逐步顯示出來，成為飛機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
實(shí)踐證明，無人機(jī)在軍用和民用方面都有著廣泛的用途。
軍事方面，無人機(jī)攜帶不同的戰(zhàn)斗裝備，可用于執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察、監(jiān)視、電子干擾、戰(zhàn)斗評(píng)估、雷達(dá)誘騙、目標(biāo)指示、精確打擊、定點(diǎn)轟炸、縱深攻擊、反裝甲、反輻射、反艦艇，甚至攔截戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈等多種作戰(zhàn)任務(wù)。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)以及曠日持久的反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中，無人機(jī)都大顯身手，屢出風(fēng)頭。
無人機(jī)的民用價(jià)值也很高，它可以廣泛用于邊境監(jiān)視、地面和海洋運(yùn)輸監(jiān)督、森林火情偵察和森林采伐的巡察、氣象監(jiān)測(cè)、人工降雨、大地測(cè)量、海岸巡邏、水災(zāi)監(jiān)視、交通管理、地球資源勘探、高壓線路故障巡視監(jiān)測(cè)、場(chǎng)區(qū)監(jiān)控、城市環(huán)境監(jiān)測(cè)等十多個(gè)民用領(lǐng)域，市場(chǎng)前景十分廣闊。
2、無線電遙控飛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國研制無人機(jī)已有四十多年的歷史，先后研制成功長(zhǎng)空一號(hào)無人靶機(jī)系列、長(zhǎng)虹高空高速無人偵察機(jī)、T-6通用型無人機(jī)、Z-5系列無人偵察機(jī)、ASN系列無人機(jī)等。開發(fā)出的數(shù)十種靶機(jī)和偵察型無人機(jī)，已能批量生產(chǎn)和裝備部隊(duì)，廣泛應(yīng)用于晝夜空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、目標(biāo)定位、校正火炮射擊、戰(zhàn)場(chǎng)毀傷評(píng)估、邊境巡邏等軍事領(lǐng)域和航空攝影、地球物理勘探、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、海岸緝私等民用領(lǐng)域。
美國在電動(dòng)無人機(jī)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(xué)會(huì)主辦的大學(xué)生設(shè)計(jì)/制作/試飛競(jìng)賽已經(jīng)連續(xù)成功舉辦了幾屆。競(jìng)賽通過專家、評(píng)委對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告和飛行過程的綜合打分，確定各參賽隊(duì)的成績(jī)，對(duì)于進(jìn)入前三名的隊(duì)伍分別給予2500、1500和1000美元的現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)。這項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)吸引了全美幾十所大學(xué)航空相關(guān)專業(yè)的學(xué)生組隊(duì)參加，通過親自參與小型電動(dòng)無人機(jī)的設(shè)計(jì)、制作與試飛的全過程，使他們有機(jī)會(huì)將大學(xué)中所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用，在實(shí)踐中得到鍛煉，并極大的促進(jìn)了電動(dòng)無人機(jī)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(xué)也開始組隊(duì)參賽，并取得了不錯(cuò)的成績(jī)，競(jìng)賽主辦者還向日本、英國、德國、法國和俄羅斯等國家的大學(xué)發(fā)出了邀請(qǐng)，意圖使使這項(xiàng)賽事向國際化方向發(fā)展，在全世界范圍內(nèi)促進(jìn)電動(dòng)無人機(jī)事業(yè)的發(fā)展。
限制無人機(jī)在民用領(lǐng)域應(yīng)用的主要因素不在于飛機(jī)本身，而在于相關(guān)領(lǐng)域的配套研發(fā)工作嚴(yán)重滯后，無法滿足該領(lǐng)域內(nèi)的任務(wù)要求，使無人機(jī)處于“有槍無彈”的尷尬境地。隨著配套研發(fā)工作的逐步進(jìn)行，這一現(xiàn)象有望在未來幾年得到改變。相對(duì)于以往的油動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，以各種電池作為能源，電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，更加的安靜、清潔、環(huán)保、無毒害，使電動(dòng)無人機(jī)成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。然而，在輸出功率相同的情況下，電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)要比油動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)重的多，為達(dá)到相同的設(shè)計(jì)性能，將對(duì)飛機(jī)的制造工藝提出更高的要求，這在很大程度上限制了電動(dòng)無人機(jī)的發(fā)展。
作為軍用及民用無人機(jī)的雛形,航模運(yùn)動(dòng)在我國發(fā)展已有幾十年的歷史，但介于各種原因此項(xiàng)活動(dòng)沒有被廣泛推展開來。市面上的航模產(chǎn)品種類繁多，但中高端產(chǎn)品主要被外國品牌所占有，價(jià)格昂貴。國內(nèi)廠家生產(chǎn)的大多是初級(jí)入門級(jí)產(chǎn)品，且相關(guān)的配套產(chǎn)品匱乏，質(zhì)量參差不齊?？紤]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(dòng)手改裝飛機(jī)。
在國內(nèi),改裝航空模型大多局限于專業(yè)人士,對(duì)于大眾的普及還很遠(yuǎn)。主要原因是航模雖然看似簡(jiǎn)單,但其設(shè)計(jì)原理,氣動(dòng)布局,組織結(jié)構(gòu)都與真飛機(jī)相似,涉及相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域較多，如無線電學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)，理論力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)及其原理等許多學(xué)科，專業(yè)性強(qiáng)。
目前市場(chǎng)上常見的初級(jí)入門級(jí)航模大多采用普通370有刷電機(jī)，這種電機(jī)的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，耗電量大發(fā)熱多，扭矩小需要安裝減速機(jī)構(gòu)。機(jī)輪固定，在跑到滑行時(shí)無法轉(zhuǎn)向，容易偏離航向。而市面上的中高端產(chǎn)品大多采用無刷外轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特點(diǎn)是價(jià)格昂貴省電，發(fā)熱量小，扭矩大，并且大多數(shù)高端機(jī)起落架可以轉(zhuǎn)向甚至收回機(jī)艙內(nèi)。通過這次設(shè)計(jì)，將對(duì)航模飛機(jī)進(jìn)行深入分析，掌握其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和飛行原理。并在初級(jí)入門級(jí)飛機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)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(jī)飛行原理. 上海教育出版社. 1980.
[2 ] 武 哲,謝 礎(chǔ). 航空模型. 航空知識(shí)雜志社. 2006,第五期.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 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(jìn)
本次設(shè)計(jì)是在本人現(xiàn)有的航空模型飛機(jī)套材”Happy Boy”的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行深入的分析，掌握航模飛機(jī)的設(shè)計(jì)原理，并且優(yōu)化改進(jìn)飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)和起落架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。主要內(nèi)容有：
1. 了解飛機(jī)的飛行原理
2. 理解飛機(jī)的布局結(jié)構(gòu)
3. 掌握內(nèi)部電子電路控制系統(tǒng)的工作原理
4. 改進(jìn)飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)
5. 改進(jìn)飛機(jī)的起落架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
優(yōu)化后的飛機(jī)將有更強(qiáng)的動(dòng)力，抗風(fēng)性提高，機(jī)身結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)，并且在地面滑行時(shí)可以轉(zhuǎn)向（原產(chǎn)品無法轉(zhuǎn)向）。
2、 研究方法
EDS公司的Unigraphics NX是一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。Unigraphics NX為設(shè)計(jì)師和工程師提供了一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對(duì)幾何的操縱，更重要的是團(tuán)隊(duì)將能夠根據(jù)工程需求進(jìn)行產(chǎn)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(shí)，事實(shí)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(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。作為高等學(xué)校和研究機(jī)構(gòu)來說，該軟件是進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要工具。
在UG模塊中可對(duì)零件模型進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化；在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模塊中，可對(duì)零部件模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，并獲得距離、速度等輸出曲線。
本次設(shè)計(jì)主要通過親自對(duì)航模飛機(jī)進(jìn)行拆分和改裝，并且查閱相關(guān)飛行器設(shè)計(jì)書籍，對(duì)航模的結(jié)構(gòu)和原理充分了解。改進(jìn)方面，將運(yùn)用UG軟件對(duì)航模起落架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體造型與模擬仿真，驗(yàn)證其可行性。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
指導(dǎo)教師：
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所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
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