固定翼无人机技术 课程教案 1-17章 课程教案16—第十六章 固定翼无人机飞行前必要的检查 11-18.docVIP

固定翼无人机技术 固定翼无人机技术 教师 年级 授课时间 教学内容 第十六章 固定翼无人机飞行前必要的检查 授课类型 现场讲授 学情分析 教材分析 教学目标 知识与技能 掌握稳定性的检查 掌握机体对称性检验 掌握无人机响应特性检查 掌握配平情况检查 过程与方法 1、讲授法 2、讨论法 3、直观演示法 4、读书指导法 5、任务驱动法 6、现场教学法 7、自主学习法 教学重点难点 教学重点 稳定性的检查（重心位置与稳定性关系，重心位置测量方法，支撑法测量重心位置的原理） 机体对称性检验（对称性影响，包含的内容，检查的主要方法） 无人机响应特性检查（各通道响应特性影响，舵面响应速度和极性检查，动力装置怠速油门，响应速速，滑跑稳定性和机动能力检查） 配平情况检查（配平影响，纵向，横向，方向配平调整） 教学难点 1、稳定性的检查（重心位置与稳定性关系，重心位置测量方法，支撑法测量重心位置的原理） 2、无人机响应特性检查（各通道响应特性影响，舵面响应速度和极性检查，动力装置怠速油门，响应速速，滑跑稳定性和机动能力检查） 知识框架图 教学过程 主备 从备（教师姓名） [课堂引入] 引入： 这一部分首先让大家对固定翼无人机飞行前必要的检查有个整体了解，稳定性，对称性，响应特性，配平情况检查校验等等。 [教学内容] 固定翼无人机飞行前必要的检查 思考： 简述无人机重心位置测量方法。 简述无人机机体对称性检查的内容。 简述无人机通道响应检查的内容。 简述无人机的配平和需要校正的传感器。 16.1 稳定性检查 16.1.1 重心位置和稳定性间的关系 无人机的飞行需要满足稳定性条件，无人机的稳定性分为静稳定性和动稳定性。对于机动能力要求不高的无人机来说，一般都具有静稳定性。无人机的静稳定性是指在飞行过程中受到外界扰动，无人机飞行状态发生改变后，具有的自动回复原来平衡状态的能力。 无人机的静稳定性是由重心和气动焦点的相对位置所决定的，即，当重心位于气动焦点前面时，无人机具有静稳定性，反之，则不具有静稳定性。具有静稳定性无人机重心和气动焦点的相对位置如图16-1所示。 16.1.2 重心位置测量方法 关于无人机重心位置的试验测量方法，大致有三种：吊线法、支撑法和简单托举法。 吊线法是应用悬挂的物体的吊线必经过物体重心的原理，采用两点或者多点悬挂，将其吊线延长线的交点就是无人机的重心（如图16-2所示）。该方法是测量重心位置最精确的方法，也是无人机研发过程测量重心实际位置的试验方法。但是，该方法需要专业的吊装设备，在无人机实际使用过程中并不常用。 支撑法是利用力矩平衡原理，间接测量重心的方法（如图16-3所示）。具体测量方法为：在已知无人机主轮轮距、前/后轮到主轮轴线连线中垂线距离的条件下，分别测量无人机平放在地面上三个轮子的重量，然后应用力矩平衡原理，计算得到无人机重心位置。该方法具体的原理下节会详细说明。该方法是具有适用性强，对大中小型无人机都适用；操作简单，便于野外机场实施；精度较高等优点，成为野外机场作业确定无人机重心位置最常用的方法。 吊线法和支撑法测量无人机重心位置都需要相对专业的设备和较长的测试过程，对经常使用的无人机来说就显得有些复杂了。对于尺寸小、重量轻、技术成熟度比较高的小型无人机来说，在飞行场地常采用简单托举法确定无人机重心位置是否合适。简单托举法的测量过程为单人或者两人将手指放在无人机机翼前缘四分之一到三分之一弦长处，然后轻轻托举无人机；若无人机轻微低头，则无人机重心位置合适；若无人机抬头，则无人机重心位置靠后；若无人机低头严重，且将手指移到机翼前缘处时，无人机保持平衡甚至低头，则无人机重心位置过于靠前。 简单托举法是确定无人机重心位置最方便的方法，也是小型无人机测量重心位置最常用的方法。但是，该方法并不能给出具体的重心位置，受影响的因素也比较多，精度不高，只能作为最简单的判定依据。 16.1.3 支撑法测量重心位置的原理 支撑法基本原理是力矩平衡，即在地面上稳定放置的物体，其重心处的力矩是平衡的，也就是说重心处的力矩之和为零。对于无人机来说，一般机体具有几何对称性和重量对称性。正是这种对称性，无人机的重心位于机体纵轴轴线上。 而且，在地面上放置时，无论采用前三点式起落架，还是后三点式起落架，能够在重心处产生力矩的只有三个轮子所受到的地面支撑力。因此，可以把无人机在地面上的受力简化为三个轮子为顶点的等腰三角形。因此，只要知道该等腰三角形的尺寸和顶点处的受力情况，就能确定该等腰三角形的重心位置（如图16-4所示）。 对于该模型，重心处的力矩平衡方程为： (16-1) 从该方程可得重心的位置为: (16-2) 支撑法具体的测量步骤