《關(guān)于無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的討論《免費》》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《關(guān)于無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的討論《免費》（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 關(guān)于無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的討論 作者：何景武 范曼華 張曉鷗 (北京航空航天大學(xué)，北京 100083) 摘要：從無人機同有人機的設(shè)計、研制、經(jīng)費及使用維護等多方面出發(fā)，進行對比分析，較為深入地分析了無人機同有人機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的差別，分析無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計的 特點，最后具體地說明了需要加強研究和值得關(guān)注的無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)。 關(guān)鍵詞：無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、前言 無人機同民用飛機、軍用飛機等有人機相比，在飛機的使用要求、任務(wù)使命等多方面都有所不同，所以，無人機在總體設(shè)計、氣動特性要求及結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計要求等方面同有人機相比有一定的差別。因此，不宜直接將民用、軍用等方面的有人飛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想

2、完全照搬地應(yīng)用到無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，而必須根據(jù)無人機研制的具體要求和特點進行無人機的設(shè)計和研制。 當然，無人機同有人機相比也有很多共同的特性，因此，在無人機的研制當中也有必要參考有人機多年的研制經(jīng)驗和成熟的研制技術(shù)。如何把握好無人機同有人機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的差別，在滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求的前提下，設(shè)計出經(jīng)濟的、合理的無人機結(jié)構(gòu)是當前無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計中值得關(guān)注的一個問題。 由于沒有駕駛員生理條件的要求，無人機飛行性能的可設(shè)計空間非常之大，起飛著陸的方式也可以多種多樣。由此，導(dǎo)致了無人機門類的眾多，各式各樣的無人機，各種用途的無人機相繼問世。由于無人機門類的眾多，使得無人機的分類問題難以給出明確的定義，

3、也使得總結(jié)無人機的研制規(guī)律難度增加。 本文根據(jù)目前已知的國內(nèi)外無人機的研制情況和使用情況，對比有人機來分析無人機的特點。在總結(jié)、分析無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計、研制及使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，力圖說明一些有關(guān)無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想、規(guī)律和特點，討論無人機機體結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)；同時較為深入地分析無人機同有人機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的差別，在此基礎(chǔ)上具體地說明了需要加強研究和值得關(guān)注的無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)。 本文討論的主要是固定翼類的無人機。 二、無人機的特點分析 據(jù)統(tǒng)計，在有人駕駛的戰(zhàn)斗機上，飛行員的體重占飛機有效載重的15％，與飛行員相關(guān)的救生系統(tǒng)、座艙環(huán)控系統(tǒng)、氧氣冷氣系統(tǒng)和電子支援系統(tǒng)等也占據(jù)了飛機相當部分的重量和研

4、第二屆無人機發(fā)展論壇論文集設(shè)計與技術(shù)制經(jīng)費。對于無人機，則不需要這些系統(tǒng)和裝備，或可以適當?shù)剡M行減免。這樣，飛機結(jié)構(gòu)就會省出很多空間，結(jié)構(gòu)的布局和機載設(shè)備的安排就可以重新考慮。由于人的生理原因，新型戰(zhàn)斗機的過載一般限制為lOg,而對于無機，其過載可達209或更多，所以，無人機結(jié)構(gòu)在設(shè)計時可以根據(jù)需要放寬一些限制，包括：速度、高度、過載、航時等，機動性能也可以進行較大幅度的提高。在無人機上，由于沒有駕駛員，所以也不需要座艙及相關(guān)設(shè)備，這樣就可以縮小飛機的外形尺寸。據(jù)計算，性能相同的無人機和有人駕駛飛機相比，尺寸可減小約40％。有人駕駛飛機的價格，隨著社會的發(fā)展成倍的增長。F一22飛機的單價達到了

5、1億美元。至于轟炸機，價格更是驚人了。像B一2隱身轟炸機，它的造價是4．5億美元。而無人機的價格普遍低于有人機，有的降低三分之一，有的可以說是一個數(shù)量級。在飛機的外場使用、維護方面，統(tǒng)計表明，一架戰(zhàn)斗機在其整個壽命期的維護費用是該機購買價格的六倍。而無人機，特別是無人戰(zhàn)斗機，則可以長期保存在倉庫里面，可以在倉庫里放十年或者更長的時間。這樣，使用維護費用可大大減少，據(jù)軍方估計可以減少80％。由于飛機長時間地存放在倉庫里所以飛機使用的頻次較少，這樣飛機使用的重復(fù)載荷導(dǎo)致的機體結(jié)構(gòu)的損傷也就大大地降低。在飛行方面，無人機的訓(xùn)練跟有人機不太一樣。對于有人機，飛行員必須駕駛飛機到空中去飛，飛一次就要幾萬

6、美元，這里包括飛行員保養(yǎng)、各種油料、地勤人員工作、場站管理人員配合等多方面費用。而無人機則不同，操作人員(相當于飛行員)可以在虛擬的座艙里面進行訓(xùn)練。因為人不在飛機上，“駕駛員”是在操縱鍵盤，這樣，就可以使用虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)，所以費用大大減少。對于無人機，一個操作員可以同時控制幾架甚至數(shù)十架的無人機，而有人機的駕駛員則不可能在空中一個人開兩架飛機。所以可以減少對飛行員的培養(yǎng)，這個費用也就大大地減少。所以說無人機的使用費用和維護費用是很低的，同時無人機還避免了參戰(zhàn)人員的傷亡。 無人機除了尺寸小、重量輕、速度快等特點外，還具有升限高、價格低、使用簡單、維護方便等優(yōu)點。無人機可以根據(jù)需要采用多種方式

7、進行起飛(發(fā)射)和降落(回收)。由于飛機上沒有駕駛員，無人機可以長時間地進行續(xù)航，少則幾天，多則幾十天；可以超長距離地進行續(xù)航。無人機可以根據(jù)某一軍種的需要研制特殊型號的飛機，即專用無人機；也可以跟據(jù)需要研制出一機多用的機型，以適應(yīng)戰(zhàn)場變化的需求。隨著高新技術(shù)的發(fā)展與運用，隨著思想觀念的更新，在無人機上安裝大氣層截擊導(dǎo)彈，可截擊在助推段飛行的彈道導(dǎo)彈。在無人機上安裝先進中程窄對空導(dǎo)彈、高速火箭導(dǎo)彈，就可以對敵方飛行器進行空中攔截打擊。無人機攜帶攻擊性武器，還可對縱深之敵和地面目標進行攻擊。目前先進的無人機可以在數(shù)千里之外的地面控制人員的操作下發(fā)射火箭，這就使無人機具有了很強的攻擊性。

8、 雖然無人機與有人機相比，具有價格低廉，機體小，機動靈活，起飛不受限制，無人員傷亡，空勤保障簡單，必要時可與敵同歸于盡等優(yōu)點，但也存在一些弱點和不可靠的地方。經(jīng)驗表明，目前無人駕駛戰(zhàn)機的“綜合素質(zhì)”還不敵那些服役二三十年的有人駕駛戰(zhàn)機。統(tǒng)計表明，每10萬小時飛行時間內(nèi)，有人駕駛戰(zhàn)機墜毀兩次，而無人駕駛的“捕食者”是43次， “全球鷹”是167次。在技術(shù)上，因無飛行員，且機載系統(tǒng)復(fù)雜，也給其飛行帶來不便。當出現(xiàn)故障時，無人機本身不能排除故障，也不能作出瞬時調(diào)整，而通常要返回基地，所以較容易發(fā)生摔設(shè)計與技術(shù) 第二屆無人機發(fā)展論壇論文集機事故。由于無人機自身攜帶的傳感器少，在很大程度上要依賴于離機的

9、各種傳感器來獲取信息，這就存在著一個大量信息流如何管理的問題。另外，無人機與操縱人員之間的交互作用、協(xié)調(diào)和變化的程度要比有人作戰(zhàn)飛機復(fù)雜得多。一方面要求機載設(shè)備的智能化程度高，要有安全可靠且冗長的數(shù)據(jù)鏈。另一方面對操縱人員的素質(zhì)要求也很高，操縱人員不僅要監(jiān)控飛機的飛行狀態(tài)，適時改變航向，更重要的是，必須在關(guān)鍵時刻從“控制中心”發(fā)送動作指令，使飛 機能夠?qū)崟r決速地機動或攻擊。在戰(zhàn)術(shù)上，無人機執(zhí)行任務(wù)時，無法及時判斷地面真假目標，遇到空中威脅時，不能做到先機制敵或改變航線。雖然實施高空偵察，但有時為了拍攝準確圖像，通常要實施低空偵察飛行，易被地面火器擊中。無人機的飛行速度和航線一般比較固定，即使改

10、變航線，也得進行大角度爬升，這就給敵方提供了有利戰(zhàn)機。另外，與其它飛機機載電子偵察系統(tǒng)一樣，無人機在使用中受天氣、煙霧、偽裝和電子干擾的影響較大，甚至?xí)プ饔谩? 目前，無人機還不能完全代替有人駕駛飛機，而無人機獨有的性能也是有人駕駛飛機不能替代的。例如，無人機可在核、生、化環(huán)境下執(zhí)行探測任務(wù)，可作雷達誘餌和靶機使用。無人機結(jié)構(gòu)形式簡單、造價低、易于研制、便于維護，這些特點也是有人駕駛飛機所無法實現(xiàn)的。因此，無人機發(fā)展的領(lǐng)域主要是針對有人機和衛(wèi)星所難以達到的應(yīng)用領(lǐng)域。而隨著無人機研制技術(shù)、研制水平及智能化程度的提高，無人機將可以取代部分有人機或衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域；或?qū)τ腥藱C和衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域進行補

11、充，更好地完成相應(yīng)的任務(wù)。 三、無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 這里所說的無人機結(jié)構(gòu)主要是指無人機的機身、機翼、尾翼、起落裝置(發(fā)射回收裝置)、操控裝置等各飛機部件及各裝置(系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)部分。前面對無人機特點的討論，說明了無人機同有人機在設(shè)計上、使用上及研制要求上的一些差異。正是由于考慮到無人機同有人機的這些差異，使得無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、研制和使用維護等方面具有了其自身的一些特點。對于無人機，由于機上沒有駕駛員，不存在人的生理環(huán)境要求，因此在機體結(jié)構(gòu)的安全要求、結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)的強度剛度要求等方面可作適當?shù)卣{(diào)整，可以把結(jié)構(gòu)設(shè)計的較為簡單、輕(方)便和靈巧。同有人機相比，無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、研制及使用有以下一些

12、特點。 1．在無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計要求上同有人機的主要差異表現(xiàn)在安全系數(shù)的選取、安全裕度的控制以及總體設(shè)計參數(shù)的確定。由于無人機上不需要安置座艙及其相應(yīng)的設(shè)備，飛機的主體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)飛機的外形及強度、剛度的需要，盡量地使用簡捷的結(jié)構(gòu)形狀和明確的傳力特征。由于各種管路、油路、氣路及電纜等相對較少，且傳遞路線較為直接，所以，結(jié)構(gòu)件上的各種開口、開槽也就相對較少。因此，無人機的結(jié)構(gòu)分析計算的準確性相對較好。目前的無人機多數(shù)為偵察、監(jiān)視、通信類無人機，屬于低速飛機或亞聲速飛機，所謂高速無人機一般也是指高亞聲速的無人機；再考慮到無人機的使用方式比較規(guī)范，機動情況相對較少，所以，無人機的載荷情況和載荷大小可以

13、相對確定的較為準確。另外，由于無人機結(jié)構(gòu)相對簡捷，零部件的外形較為規(guī)范，．這樣也給零部件的工藝設(shè)計及機械加工帶來了一些方便，可以較好地保證零部件的生產(chǎn)質(zhì)量?？傮w來說，在無人機結(jié)構(gòu)的設(shè)計當中，可確定的因素較多，各種因素對結(jié)構(gòu)的影響相對更加明確，所以，無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全系數(shù)完全可以取得低一些。綜合以上諸多因素的考慮，無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計中各種安全系數(shù)的取值普遍要比有人機低一些。對于一般的載荷情況，有人機通常取1．5，而無人機通常可以取到1．2～1．3或更低一些。無人機應(yīng)按使用載荷進行設(shè)計。至于安全裕度，有人機由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、載荷的復(fù)雜性及使用的復(fù)雜性，導(dǎo)致飛機結(jié)構(gòu)安全裕度的分散性較大，結(jié)構(gòu)的個別地方

14、強度裕度很緊張，而有些部位強度裕度卻很大。對于無人機來說，由于結(jié)構(gòu)相對簡捷，傳力形式較為明了，零部件外形較為規(guī)則，所以設(shè)計時對結(jié)構(gòu)的各方面的裕度儲備較容易控制，減少了結(jié)構(gòu)安全裕度的分散性，從而可以更有效地發(fā)揮各部分結(jié)構(gòu)件的效能和功能，減輕結(jié)構(gòu)重量。通常，對于無人機的大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)件的強度裕度可以控制在0．10，---0．15以內(nèi)；復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的強度裕度可以控制在0．20以內(nèi)。當然，如果考慮到型號以后的改型和發(fā)展，也可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計時預(yù)留較多的強度裕度儲備。影響無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體參數(shù)很多，而關(guān)系較大的莫過于飛機的飛行速度、發(fā)射速度、著陸速度(回收降落速度)、飛行高度和過載。由于無人機上不需要駕

15、駛員，所以影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體參數(shù)主要是根據(jù)無人機的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求來決定。由此，無人機結(jié)構(gòu)的可設(shè)計范圍大大超出了有人機的設(shè)計范圍。當然，如果要設(shè)計超常規(guī)性能的無人機，也會增加了一些無人機結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度。 2．無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計為了突出其簡捷的特征，可以把幾個零部件設(shè)計成為一個整體結(jié)構(gòu)。這樣可以減少結(jié)構(gòu)的連接件、緊固件，從而減輕結(jié)構(gòu)重量，減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)域的個數(shù)，從而也就減少了機體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵危險部位的個數(shù)，簡化了機體結(jié)構(gòu)的維護和修理。采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，還可以保證結(jié)構(gòu)強度、剛度特性的連續(xù)性，簡化飛機的傳力關(guān)系，易于對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行調(diào)整和改進，易于實施一些先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，從而可以更精確地進行結(jié)構(gòu)

16、設(shè)計。從無人機的特點出發(fā)，采用整體結(jié)構(gòu)件設(shè)計技術(shù)，減少零部件的設(shè)計思想是完全可行的。對于有人機來說，必須構(gòu)架出一個(或多個)駕駛艙，而駕駛艙又必須在飛機的頭部(前機身)，以保證飛行員的正常視線。這樣，機身結(jié)構(gòu)的連續(xù)性遭到破壞，從而不得不設(shè)計出更多的結(jié)構(gòu)件并加以復(fù)雜的連接將結(jié)構(gòu)連為一體。由于駕駛員生理需要，必須對飛機的駕駛艙進行環(huán)境調(diào)控：有些飛機還需要設(shè)計一套救生系統(tǒng)。同時，由于飛行員的駕駛艙是飛機的控制中心，飛機上的不同部位的各種設(shè)備和各種操作及控制都必須通過各種管路、油路、電纜、機械操縱或傳動裝置，穿過飛機結(jié)構(gòu)連接到駕駛艙。這樣，就給飛機整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來了很多麻煩，難以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的組合和分

17、割。而無人機則不～樣，無人機的控制中心是飛控計算機，無人機上的各種設(shè)備和各種操作及控制都是電傳控制，只需要電纜連接即可，這樣就給結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了很多方便，較容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的組合和分割。所以，對于無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，完全可以根據(jù)需要采用組合式結(jié)構(gòu)件、插入式零部件的設(shè)計。因此，考慮到無人機的實際特點，在無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，應(yīng)盡量采用組合式結(jié)構(gòu)件、插入式零部件，突出結(jié)構(gòu)件的互換性，這樣較方便于飛機的維護和修理，提高飛機可靠性，縮短發(fā)射(起飛)準備時間。對于傘降回收等形式回收的無人機，有些零部件應(yīng)設(shè)計的較脆弱，以便吸收機體著陸時的撞擊能量，減少機體結(jié)構(gòu)和機載設(shè)備的損傷。 3．無人機的任務(wù)載荷能力是

18、無人機整體性能的一個重要指標，因此，在任務(wù)載荷艙的設(shè)計時，應(yīng)盡量提高任務(wù)載荷的能力和互換性，以便無人機有能力裝載不同的任務(wù)設(shè)備，執(zhí)行不同的飛行任務(wù)。 4．目前的無人機多數(shù)為偵察、監(jiān)視、通信類無人機，為了提高無人機的生存能力，應(yīng)強調(diào)使用隱身構(gòu)型和布局，也可以考慮大面積甚至全機機體使用雷達吸波材料。 無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)大量使用先進的復(fù)合材料，如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料、蜂窩夾層復(fù)合材料等。目前復(fù)合材料在無人機設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，成為無人機設(shè)計的主要結(jié)構(gòu)性材料。復(fù)合材料的應(yīng)用對飛機結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化已經(jīng)起到了至關(guān)重要的作用。和傳統(tǒng)金屬材料相比較，復(fù)合材料具有比強度和比剛度

19、高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強的特點，將它應(yīng)用于無人機結(jié)構(gòu)中可以減重25％，--30％。同時復(fù)合材料本身具有可設(shè)計性，在不改變結(jié)構(gòu)重量的情況下，可根據(jù)飛機的強度剛度要求進行優(yōu)化設(shè)計。目前的研究、應(yīng)用表明，使用優(yōu)化技術(shù)對復(fù)合材料部件進行設(shè)計，可以在飛機的結(jié)構(gòu)、氣動和控制性能等方面提供較大的裕度；而且可以利用復(fù)合材料的剛度方向性和耦合效應(yīng)對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使無人機結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生有利的彈性變形，從而改善無人機的設(shè)計性能。如美國比例復(fù)合材料公司研制的高空長航時無人機“普洛透斯”(Proteus)全部采用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。通常無人機的機翼、尾翼及各種天線罩、護板、蒙皮等結(jié)構(gòu)件大量

20、地使用復(fù)合材料，而機身、起落架等結(jié)構(gòu)件的復(fù)合材料的使用量相對較少。另外，在中小型無人機上，木質(zhì)材料、輕型塑料、塑料薄膜等非金屬材料也得到了大量的使用。 5．大展弦比機翼能產(chǎn)生較大的升力，有利于增大航程和延長續(xù)航時間。因此在長航時一類的無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，均采用大展弦比機翼(通常展弦比大于5的機翼)構(gòu)型，如美國的長航時無人機“全球鷹"(Global Hawk)和“暗星”(Dark Star)的展弦比分別達到了25和14．83。大展弦比機翼具有大柔性的特點，而顯著的結(jié)構(gòu)柔性效應(yīng)與無人機的氣動彈性特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、氣動伺服彈性及突風(fēng)響應(yīng)等方面有著十分密切的關(guān)系。因此，在大展弦比機翼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，必須

21、重視結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計，注意結(jié)構(gòu)剛度特性與各種結(jié)構(gòu)響應(yīng)的關(guān)系，注意提高結(jié)構(gòu)的局部剛度和整體剛度。由于采用了高強度的復(fù)合材料，大展弦比機翼結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計通常較容易保證。 6．無人機設(shè)計出來以后，馬上就進入工程研制階段。在這一階段中，要進行各個結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)加工制造，還要進行和結(jié)構(gòu)有關(guān)的各種地面試驗。無人機結(jié)構(gòu)件的加工制造，對于金屬結(jié)構(gòu)來說，沒有什么特別之處；對于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的加工制造，則要特別加以注意。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的設(shè)計、工藝、加工及最后的成型，實際上是個一體化的過程。在結(jié)構(gòu)件的設(shè)計之初，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員與工藝技術(shù)人員就必須緊密地配合。以碳纖維復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)件為例，就必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計之初，給出明確

22、的工藝要求，包括模具的設(shè)計、鋪層的方式、零件之間的聯(lián)接方式；是采用高溫成型還是低溫成型，是采用一次成型還是二次膠接成型；如何控制結(jié)構(gòu)件的重量，如何對結(jié)構(gòu)件進行檢驗等。這些問題都必須在發(fā)圖之前加以確定。研制階段結(jié)構(gòu)件的地面試驗通常是指材料特性試驗、結(jié)構(gòu)剛度試驗、結(jié)構(gòu)強度試驗、地面振動試驗、地面顫振風(fēng)洞試驗等。對于無人機來說，通常并不需要全面地進行各項地面研制試驗，可根據(jù)所研制的無人機的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，有選擇地進行部分試驗。對于中小型無人機，結(jié)構(gòu)的強度剛度特性的校核應(yīng)以分析計算為主，或輔以一些簡易的地面試驗進行校驗。由于中小型無人機結(jié)構(gòu)簡單，使用方式和使用要求非常明確，結(jié)構(gòu)調(diào)整和更改容易實現(xiàn)，所以，

23、通常依靠經(jīng)驗及一些分析計算即可明確結(jié)構(gòu)的強度、剛度特性，如有問題也可隨時進行更改和調(diào)整。對于大型無人機，其結(jié)構(gòu)的強度和剛度特性，則應(yīng)在進行分析計算的基礎(chǔ)上，可有選擇地進行一些地面試驗。由于目前的無人機多數(shù)為偵察、監(jiān)視、通信類無人機，實際使用當中，飛行的航線、姿態(tài)、動作、高度、速度等各個方面都是數(shù)字式的控制方式，相對來說比較規(guī)范，所以，無人機的載荷情況和載荷大小可以相對確定的較為準確。再則，無人機的結(jié)構(gòu)相對較為簡捷，結(jié)構(gòu)傳力特性較為明確，所以分析計算的結(jié)果可以較為準確。因此，對于無人機來說，完全可以以較準確的分析計算來代替一些地面試驗，這樣既可以減少研制經(jīng)費、縮短研制周期，又可以保證研制質(zhì)量。

24、 7．前面提到，無人機在使用、維護方面與有人機差別較大。平時，無人機通常是放在倉庫里，一年或多年才使用一次；即使是戰(zhàn)時，無人機的使用頻率也不會太高，遠低于有人機的使用頻率。另外，由于無人機的“綜合素質(zhì)”較差，缺少一定的“智能”，其墜毀的概率較大，被敵方擊毀的可能性也較大。有些無人機還設(shè)計有一套自毀裝置，根據(jù)戰(zhàn)場實際情況的需要，為避免飛機落入敵方手里，迫不得已時啟動無人機的自毀裝置，將飛機炸毀。有些無人機還要設(shè)計成具有導(dǎo)彈的功能，在執(zhí)行任務(wù)中，如確認已經(jīng)無法進行回收時，則指示無人機與敵方武器裝備(空中或地面的)同歸于盡。據(jù)了解，實際上服役的無人機，很少是用壞的，即由于周期性的疲勞載荷使結(jié)構(gòu)發(fā)生破

25、壞，多數(shù)是由于其他原因而損壞。比如，在長時間的停放過程中，沒有進行很好的維護、保養(yǎng)或規(guī)定的維護，保養(yǎng)方案(大綱)存在問題；在執(zhí)行任務(wù)中，被敵方擊落；或由于操作不當，或由于控制系統(tǒng)問題導(dǎo)致飛機墜毀等。因此，無人機在使用上與有人機相比，應(yīng)該說有較大的差別。 根據(jù)無人機的這些使用特點和實際使用中可能出現(xiàn)的情況，在無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計中就要考慮這些問題。與此相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性包括結(jié)構(gòu)的抗墜毀性能，結(jié)構(gòu)的疲勞強度特性，結(jié)構(gòu)的使用壽命問題等等。 在無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，就要考慮結(jié)構(gòu)的抗墜毀能力，或提高結(jié)構(gòu)防止產(chǎn)生墜毀現(xiàn)象的能力。比如在飛機上加裝具有一定智能(或地面可控)的傘降機構(gòu)，當由于某種原因?qū)е聼o人機將要發(fā)

26、生墜毀現(xiàn)象時，無人機能夠及時自動(或被動)地關(guān)閉發(fā)動機，打開降落傘，對飛機進行回收。同時，在無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計上要安排一些易損零部件或具有減振、吸振特性的零部件，以便吸收機體在著陸、回收時對地面的撞擊能量，減少機體結(jié)構(gòu)和機載設(shè)備的損傷。對于要求具有自毀能力，或具有導(dǎo)彈功能的無人機，其高爆炸藥的安放位置要選擇好，以保證其自毀時，能夠?qū)w機上的各種情報信息徹底毀滅。 無人機機體結(jié)構(gòu)的壽命問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的。首先在結(jié)構(gòu)的細節(jié)設(shè)計時，應(yīng)注意防止過分的應(yīng)力集中，減少局部高應(yīng)力，控制結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力水平。由于無人機在服役期間，長時間地處于停放狀態(tài)，所以必須著重考慮環(huán)境因素(如高溫、低溫、濕度、鹽霧等)

27、對結(jié)構(gòu)的影響，即無人機的日歷壽命問題。對于飛行載荷和地面載荷組成的無人機使用載荷譜，其各種載荷任務(wù)型相對較為規(guī)范，各級載荷在規(guī)定的循環(huán)周期內(nèi)出現(xiàn)的頻次相對較為穩(wěn)定，分散性較小，所以可以較為準確地給出無人機的使用載荷譜(或設(shè)計載荷譜)。由于無人機在整個壽命期內(nèi)，使用的頻次不高，而且大多數(shù)無人機在沒有達到全壽命之前即已報廢(如被敵方擊落或使用不當墜毀等)，所以對應(yīng)于無人機在疲勞載荷下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力可以設(shè)計得高一點，完全沒必要按無限壽命或高壽命的方案設(shè)計。 在無人機結(jié)構(gòu)的維護、保養(yǎng)方面應(yīng)給予特別的關(guān)注，設(shè)計時要注意結(jié)構(gòu)的開敞性及提高無人機外場的可維護性。對于結(jié)構(gòu)主要承力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位、危險部位的維

28、護、檢查應(yīng)有明確的要求，確保飛機結(jié)構(gòu)使用的完好性，隨時可以執(zhí)行任務(wù)。 四、無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù) 根據(jù)對無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)的討論，總結(jié)多年來無人機結(jié)構(gòu)的研制經(jīng)驗，結(jié)合目前無人機的研制情況以及無人機的發(fā)展趨向，提出目前需要加強研究和值得關(guān)注的無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)。 (1)機體外形、結(jié)構(gòu)及雷達隱身一體化優(yōu)化設(shè)計技術(shù) (2)全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或混雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù) (3)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)失效的工程判別方法研究 (4)無人機結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全系數(shù)、安全裕度及許用強度等設(shè)計參數(shù)的取值問題研究 (5)從結(jié)構(gòu)特性設(shè)計出發(fā)，改善大展弦比機翼的氣動彈性特性的設(shè)計技術(shù)研究 (6)以減少零部件數(shù)目為目的的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù) (7)組合式結(jié)構(gòu)件、插入式零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù) (8)通用任務(wù)載荷艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù) (9)抗墜毀結(jié)構(gòu)設(shè)計及易損件結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，或稱之為具有緩沖性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù) (10)提高或改善結(jié)構(gòu)的局部剛度或整體剛度的設(shè)計技術(shù) (11)無人機環(huán)境載荷譜的研究及無人機的結(jié)構(gòu)壽命特性研究 (12)不同類型、不同大小、不同任務(wù)特點的無人機地面強度剛度試驗的必要性及選擇性研究 (13)驗證無人機結(jié)構(gòu)特性的飛行試驗的必要性及選擇性研究 (14)無人機結(jié)構(gòu)的防腐蝕特性研究 (15)簡化傳力關(guān)系，提高結(jié)構(gòu)效率的主承力結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究。暨主承力結(jié)構(gòu)的布局研究。