KYPlane-计划2

KYscience,KYPlane-Plan2

任务概览和设计

一.飞行器概览

KYPlane-Plan1的目标是能够造出一架运送货物的无人机,并且能够适应不同的天气和地形的无人机。

经过我的考虑,我在固定翼/旋翼中 选择前者

我的理由如下:

  1. 飞行软件数据显示,适合固定翼飞行

这是一个典型的ADI,它能够指示目前的俯仰/滚转/方向,同时兼具空速+高度条带。对于四旋翼无人机来说,只要你一松手,他就能自动回到平稳的状态。而固定翼则需要飞手进行操作,如果操作不当可能会导致坠毁。因此,从操作上来说,更适应固定翼飞机飞行的情况。

  1. 固定翼虽然操控较难,但是安全性较高

当发生电机停转等,由于四旋翼无人机大多不能控制桨距,而且就他他那四个小的螺旋桨,通过自转迫降基本不行。而固定翼失去动力后,你依然可以操控其滑翔,至少可以不让他直接砸地上,若条件合适,甚至能直接返回起飞地

  1. 具有更高的气动效率

固定翼无人机的阻力相对于旋翼,是非常低的,这也就是意味着,你可以减少为电池/电机/其它动力系统的支出,同时,它拥有较长的飞行时间。

  1. 更低的成本

无人机的机身完全可以由硬质塑料制成,而机翼和尾翼可以选用铝甚至泡沫即可

不需要选购昂贵的材料

同时,它相比四旋翼,结构更为简单(稍后我会说到)

以此,它能够以更低价格实现你的目标

但是固定翼的几个致命缺点–比如说,速度太慢会失速/需要一段距离进行滑行/操控不容易等。

这是一个典型的固定翼航模,我建议可以以此为蓝本,稍作修改

虽然图片不清晰,但是我能够看出,这架无人机是采用泡沫制成的,在机翼上安装有2个螺旋桨作为推进动力。这大致与目前的民航飞机相同。

  1. 建设启动

(确定要开始了吗?难道不再招募成员吗?)

首先,你始终要清楚,我们是一个面向科研的团队,不是生产科技产品的。我们并没有量产需求,所以在建设时,没必要考虑建两架以上。

但是正因为这件事情,所以你可能需要好用的工具——硬件和软件,来完成这个任务

推荐你准备好这些东西

·一个笔记本或者台式机

·一个大容量的u盘或存储卡

·一台兼容GPS的设备

·一些基本的工具,例如胶水,螺丝刀,以及钳子等

·众多的线缆之类的

·你的创造力

既然我们不会造第二架出来,也就没有原型机这一说,但是,我们可以使用软件模拟等。

因此,我根据个人经验,推2个软件

——Matlab 和 3DS max

前者是执行

后者是执行

所以,你可以用这两个工具先设计出它,以及模拟它真实使用后的情况。

但是这两个软件价格较高,而破解的版本又不好找。不过清明节的时候,我会和你说它们的更多信息。

首先你需要设计出基本结构

一架固定翼无人机大致由几个部分组成:

螺旋桨、机翼、机身、尾翼

其实理论上还要有轮子的,只不过这里看不出来

飞行原理其实很好理解,主要就是依靠伯努利原理(如图)

当螺旋桨起转时,它产生一股向后的力量,这个时候飞机被推动向前进,随着速度的加快,飞机机翼上下的气流流速差异越来越大,导致压强差异逐渐上升,当下面的升力大于飞机本身重力时,便可以起飞

原理我们就不多讲了,如果想了解更多详细的信息以后再说,或者在物理课上去探究吧。

当然,飞机需要一个“大脑”——飞控

我认可APM 系统的方式,它可以让你自组硬件,再写入到设备里

根据你的APM连接提供图(如图)

你可以将机身作成一个中空的状态(像parrot disco这样)

你把飞控和动力系统安装再机身内部,然后再通过连线连接到电机,操纵面以及云台上面。

  1. 控制系统,飞行系统以及安全系统

·控制系统

被广泛采用的双杆遥控器可以用作数据输入端。(如图)

我个人对于遥控器摇杆的定义如下

左侧Y轴:控制无人机总推力大小

(向下时,减小输出动力,向上时,增大输出动力)

左侧X轴:控制偏航

(向左时,方向舵向左,向右时,方向舵向右)

右侧Y轴:控制俯仰

(向下时,升降舵被拉起,向上时,升降舵被放下)

右侧X轴:控制滚转

(向左时,左侧副翼抬起,向右时,右侧副翼抬起)

在这种设计下,需要安装4个舵机

(2个分别安装在机翼操纵面上,1个安装至垂尾操纵面,1个安装至平尾操纵面)

有关控制系统的详细消息,以后我们会更深一步讨论

·飞行系统

在飞行控制系统中,我们可以看到飞行器的实时数据,以及配置信息

有关更多信息,我们以后再深入研究

·安全性

上回的文章我们已经讲了安全性的问题,所以我就不再重复

希望你的那句话:

我们坚信我们一定会成功,因为有梦,有能力,有作为。我们不怕失败,因为只要做好自己,成功就会出其不意的找上门来,科学万人平等,我们热情无限。

能够被更多人所熟知

我欣赏你,是因为你有那种精神,在常人看来复杂的东西,你能够做的出来。

我只希望,我们一起看着他“远走高飞”时刻。

至于主要的建设工作那就是下一版的事情啦,因为我看了看,将近2,000字,真的,很不容易。希望你能够有更多的创意,甚至是异想天开。没有什么,不可能实现的事情.

欧阳思源 2020.4.3

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