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基本信息

項目名稱:
模塊化多功能無人機
小類:
機械與控制
簡介:
本模塊化多功能無人機在于提供一種多功能無人機,將無人機整體優化為模塊形式,以降低維護難度及使用成本,并使其具有多元化任務能力。
詳細介紹:
本模塊化多功能無人機,在機艙內部設有至少一個或一個以上的模塊艙,所述模塊艙為封閉艙體,機艙艙壁由所述模塊艙頂部外殼或底部外殼構成;在無人機的主體框架的機艙部主體框架上設有卡接件,模塊艙通過卡接件卡接固定在機艙部主體框架上,在每個模塊艙內安裝有單獨功能的小型設備。本實用新型基于模塊化設計理念,將無人機的各功能及功能結構進行了分解,從而實現了一機多能,具有強大的多任務能力,簡便的快速維修操作等優點。在日常進行維修檢測時,只用對各任務模塊進行獨立檢測,省去了整機排查的麻煩。同時,本模塊化多功能無人機若在飛行及返場過程中受損,只需更換掉受損模塊即可快速修復,繼續執行任務。

作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

本作品設計、發明的目的: 無人機是一種由無線電遙控設備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。當代無人機普遍存在任務能力單一,造價昂貴,維護使用成本高等不足。設計本機,旨在提供一種新型的具有執行多種任務能力,造價低廉,使用及維護方便的無人機。 基本思路: 綜合考量各方面,提出本機設計思路: 1、由于在完成飛行任務過程中,可能遇到無法預知氣象因素影響,本機需要具有良好的飛行安定性。 2、由于起飛場地的不確定性,本機的起降距離都應盡可能短并應具有良好的機動性。為此,本機氣動布局選用較常規布局在機動性方面更具優勢的鴨式布局,從而獲得良好的機動性以滿足上述設計要求。 3、為實現本機無人化控制,本機需選用一套無線電遙控設備,或根據需要為本機添加GPS自航設備。 4、為便于維護和滿足多任務全天候使用的需要,本機引入先進的模塊化設計理念,對整機的結構及功能進行了模塊化設計以滿足快速維修、快速更換機載設備和完成多重任務的要求。 本機的主要創新點為: 在設計本機時,對整機對結構及功能進行了整體性的模塊化設計。 技術關鍵: 設計本機具有較好的飛行屬性,對本機進行模塊化設計的同時保證各模塊功能及結構的統一、協調。 主要技術指標:翼展:4200mm 最大起飛重量:8000g 滑跑距離:≤ 21m 常規最大航時:60min 追加長航模塊后最大航時:120min 動力:40cc內燃機 由于遙控設備限制, 可操控飛行半徑:≤1.5km 可操控升限:800m

科學性、先進性

目前大多數無人機都是集成化設計的,常常由于個別零部件的故障造成整機功能的喪失,也給檢修及故障診斷帶來較大困難,經常出現由于個別結構部件的損壞而導致整機報廢的情況,運行和維護成本極高,這一因素使得無 人機在民用領域的普及和應用受到了相當的阻礙。 本無人模型機采用了模塊化設計思想,對整機結構及功能進行了模塊劃分并進行了對應模塊化設計。根據任務的不同,可組合不同的模塊,實現了任務能力的多元化。日常維護時,只需對各功能模塊進行獨立檢測,避免了整機排查的麻煩。同時,若在飛行及返場過程中受損,只需更換受損模塊即可使整機功能快速恢復,繼續執行任務。 該機較現有基于集成化設計的無人機具有更強大的多任務能力,實現了一機多用并具備良好的可維修性。在使用效率,維護成本等方面具有較突出的優點。 主要參考文獻: 《相似論》 作者:張光鑒 《模型飛機空氣動力學》 作者:馬丁.西蒙斯 《模型飛機的構造原理與制作工藝》 編者:李仁達 等

獲獎情況及鑒定結果

作品所處階段

模型驗證階段

技術轉讓方式

專利轉讓

作品可展示的形式

模型、圖紙、圖片

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

使用說明: 本模塊化多功能無人機。在機艙內部設有至少一個或一個以上的模塊艙,所述模塊艙為封閉艙體,機艙艙壁由所述模塊艙頂部外殼或底部外殼構成;在無人機的主體框架的機艙部主體框架上設有卡接件,模塊艙通過卡接件卡接固定在機艙部主體框架上,在每個模塊艙內安裝有單獨功能的小型設備。 由于本機采用模塊化設計,具有任務能力多元化,使用維護簡單化等特點,所以適用層面很廣。如,部隊可使用本機托靶,進行防空射擊訓練,也可使用本機作為進程無人偵查機。并且無人機的民用價值也很高,它可廣泛并用于邊境監視、地面和海洋運輸監督、森林火情偵察和森林采伐巡查、氣象監察、人工降雨、大地測量、海岸巡邏、水災監視、交通協管、土地資源勘探、場區監控、城市環境檢測等多個民用領域。尤其本機由模塊化設計而獲得的強大的多任務能力,使得本機可以實現一機多用,所以市場前景將十分廣闊。

同類課題研究水平概述

經過大量網絡檢索后發現,目前國內只有西安某公司在生產實用的專業電動無人機。該型無人機使用鋰電池,可飛行30分鐘左右,飛行高度在500米以下,機載設備為CCD攝像機和無線電發射機。與之相比,本機在續航能力、升限、任務多元化方面均有較大優勢。也有部分單位通過將市售航模改裝成為無人機使用的,但常常由于航模器材的空間及載重局限等原因,無法滿足使用需求,且改裝難度較大。 另外,目前大多數無人機主要是針對單一任務進行專門研制,很難做到一機多用。如果需要執行其它任務而偏離它的設計初衷或對其進行升級,則要進行整體改造。往往需要返回制造工廠由專業人員進行施工。通常會因此導致任務的延期或造成設備的利用率低下。如美國最具代表的捕食者無人機,原本是作為無人偵察機使用的,在海灣戰爭時為使其具備遠程遙控攻擊能力,專門返廠進行了數月的改造以加入火控系統等才從新返回戰場。 而本機由于對其整體進行了模塊化設計,將主體功能分解,降低了各系統的耦合性。從而,為了替換某個模塊以執行不同任務或進行升級,達到任務質量或效率的提升,就不需改變整個結構,只需要更改相應的模塊,工作量和使用成本都將會明顯減少。
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