catia-遥控直升机.doc

1 绪论 1.1工程背景 无人飞行器(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)简称无人机，是指飞机上没有驾驶员，飞机自主飞行，其飞行状态、线路等由无线遥控或自身程序控制，在大气层中利用空气动力承载飞行，并可重复使用的一类飞行器[1]。无人直升机是无人机系列的一个重要分支。它以其准确、灵便、高效的侦察、干扰、欺骗、校射及在非正规条件下作战，在现代战争中发挥着独特的作用，对未来的军事斗争造成较为深远的影响[2.3.4]。在民用上也受到愈来愈多的重视，它的高灵敏性、高准确性使其在复杂地形测绘、农林播种/喷药、城市交通监控等方面都有广泛的用途。无人直升机按照外形尺寸可以将其分为：普通(≥300cm)、小型(100-300cm)、超小型(15-100cm)及微型(≤15cm) [5]。小型无人直升机由于其更加小巧的体积，能在恶劣、狭小、复杂的环境中作业，因而具有固定翼飞机所无可比拟的优势，它的应用领域已从单纯的军事领域扩展至民用领域，其应用有着巨大的发展前景。国际上众多研究机构已经对小型无人直升机进行了多年的研究[6]。2000年，南京航空航天大学开始研制无人驾驶直升机，掀起了国内对无人驾驶直升机的研究热潮，越来越多的高校和研究机构开始关注并参与到微小型无人直升机的研究中[7]。但是由于种种原因，与国际先进水平相比，我国对小型无人直升机相关领域的研究依然处于落后位置。我们要清醒地认识到，在世界范围内、美国、欧盟、日本、以色列等国家和地区的无人直升机处于世界前列，我国和它们相比依然存在比较大的差距[8]。综上所述，我们发现：第一、自主飞行的小型无人直升机具有广阔的军事和民用前景；第二、我国在小型无人直升机领域仍然和发达国家有比较大的差距。因此，开展小型无人直升机的研究，对我国具有重大意义。 而在当代国际竞争日益激烈的情况下，对每一个国家来说，独立地进行科学研究和技术开发，形成符合国情的技术体系，都是非常重要的。但是，我们必须看到，现代科学技术已经渗透到社会生活的各个领域，没有一个国家可以完全不依赖其它国家的先进技术而包打天下，有不少资料表明，不少国家70%以上的技术都来自国外，发展中国家更是如此。激烈的国际竞争中，要迅速及时的掌握国外的大量的先进技术，了解对手的水平和动向，除了进行“技术间谍”活动外，正常的途径便是借助于反求工程[9]。 1.2国内外研究现状 无人直升机具有无人机与直升机的共同优点，具有特别的飞行能力，比如能垂直起降、空中悬停、前后左右任意方向飞行等，可以完成固定翼无人机所不能完成的任务。因此很多研究机构选用直升机作为微小型无人机的研究平台，此外，微型无人直升机还被广泛用作空中机器人研究平台[10]。同时源于这项技术在控制等领域的挑战性，因此微型无人直升机受到越来越多政府和研究机构的重视。国际上众多研究机构已经对小型无人直升机进行了多年的研究 。MIT已在这方面进行了多年的研究，取得了很好的成绩。2002年，MIT首次实现了微小型直升机自动翻滚飞行。UC-Berkeley从1996年开始从事微小型无人直升机的研究，2003年已成功实现了微小型无人直升机的自主飞行、悬停、避障和降落，并率先实现了5架微小型无人直升机动态避障路径规划飞行。乔治亚理工学院（GIT）早在1992年就进行了微小型无人直升机的研究。德国柏林工业大学微小型无人直升机研究小组是2000年IARC冠军，其成立的无人飞行器研究所承担的MARVIN项目组属于欧盟“彗星”项目的一部份，主要侧重于不同类型无人飞行器之间的自主协作飞行。除了上述机构外，国外还有很多研究机构长期从事微小型无人直升机的研究工作。例如美国的斯坦福大学、卡内基梅隆大学、南加州理工大学、加拿大的滑铁卢大学、瑞士的ETH、澳大利亚的CSIRO等。 随着国际上对小型无人直升机研究的不断深入，国内很多高校和研究机构也相继投入到微小型无人直升机的研究之中。2000年，南京航空航天大学开始研制无人驾驶直升机，掀起了国内对无人驾驶直升机的研究热潮，越来越多的高校和研究机构开始关注并参与到微小型无人直升机的研究中。中国北京航空航天大学都开发了共轴式超小型无人驾驶直升机系统，并在2000年的珠海航空航天展上进行了展示。2008年1月27日,我国首架全称为“WD100型”无直升机全权限自主试飞获得圆满成功，承担“WD100型”无人直升机研制的鹤壁鹤翔航空技术有限公司的科技人员,历经两年的艰辛攻关,在国内首创并突破了无人直升机全权限自主飞行的一系列关键技术[11]。 1.3本文研究内容 本研究课题就是以同类型遥控直升机产品的实物样品为起点,进行结构的反推性的研究。首先对遥控直升机产品结构分析, 然后进行分解研究,之后根据分析结果，设计出无人直升机零件的设计图纸和CAD模型，同时在反求过程中探求快速