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固定翼最大的两个缺点:
第一,通固定翼无人机常常需要很长的跑道来起飞,发动机向后推动气流,要得到向上的升力必须有足够大的前进速度,这样气流从前向后流与飞机的相对速度才能足够大,根据流体力学理论,才能分解出足够大的向上的升力,使飞机起飞。因此,普通固定翼飞机需要足够长的跑道帮助飞机助跑,使飞机加速到足够的速度,才能产生足够的向上的升力;
第二,固定翼无人机由于飞行速度快,舵面灵活,受风影响大,容易发生侧翻事故,因此对无人机操作员的要求较高。
针对固定翼缺点提出两个解决方案基于上述的两个问题,为确保固定翼无人机安全稳定运行,提出了两个解决方法:
固定翼无人机起飞与回收
固定翼无人机弹射架,由四个部分组成:
弹射架导轨:轨导轨由两根1.2m的方形镂空铝材组成,互相钩嵌受力上紧后,导轨上方是一条空心的轨道,下方是两根宽3cm长80cm的方形铝材,用于支撑导轨形成一定角度;
弹射架动力:动力来源于一根展开长度为2.2m的皮筋,能够在负载5kg以内迅速回弹,提供持续动力;
无人机支架:由两根垂直固定的铝材,上方固定两个海绵轮子,用于支撑无人机的机翼部分,一根有锁定/回弹机构的铝材,上方制作凹槽,用于钩住无人机下方的倒钩。三根铝材形成三点支撑,固定无人机平稳;
弹射架击发机构:击发机构由锁定和扳机两个部件组成,将无人机支架推向弹射架尾端,卡入锁死机构后,通过一根2m长多股钢丝牵引,扳机可控制锁定机构开锁,无人机即可弹射出去。
无人机伞降(图5)降落伞重量150g,投影直径1.6m。伞绳长度2.5m,载重开伞降落速度为1.5~4m/s(视风力大小而定)。利用伞降回收无人机,可精准控制无人机降落点,使无人机降落得到缓冲,避免降落时的冲击力对无人机的机载设备造成损坏。亦可在发生突发情况时,及时打开降落伞,让无人机缓慢下降,减小坠机的风险。
固定翼无人机飞控系统
无人机飞控系统是集成GPS接收机、三轴MEMS陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁传感器、高精度气压计,以提供高精度姿态模式。可限制固定翼无人机最大倾斜角度,防止固定翼在操作不当的情况下侧翻。同时能够实现自动盘旋和自动降落,可以最大程度减轻操作压力。
飞控系统主要包括,机载飞控模块、GPS模块、空速模块、电源模块、通信模块、地面站软件系统。利用飞控系统,可以设定飞行航线、飞行高度、飞行速度等,还可以控制无人机自动盘旋、自动起飞以及自动按航线降落,在飞行过程中可以实时改变飞行任务等,以及自动控制相机拍照并且记录拍照点的信息。主要运用于无人机的自动驾驶。
地面遥控系统包括监控台、指令编码器、副载波调制器、载波调制器、发射天线、地面检测接收机等基本设备和辅助设备。地面遥控系统在监控台、PC机、引导设备和外部接口设备等的支持下,完成对无人机的目标跟踪和遥控指令的产生与控制。遥控指令和数据的形成在实施控制前一般要制定好,遥控计划在无人机经过地面站上空.前送往相应的监控站,当无人机进入地面站的覆盖区域时,必须内地向人员发出遥控指令加以控制,使之做出各种动作,完成既定任务,实现预期目的。
包含电子地图功能的地面站软件,可在任务进行时更改航线和任务,可实时进行半自主式遥控,并可以实时记录飞行数据和离线回放。
包含自动驾驶仪供电电压监测,电动飞机动力电压监测,电动飞机供电电流监测以及电池使用电量监测,GPS精度检测,自动驾驶仪温度检测等。首先通过GoogleEarth制作地图,载入地面站软件中,然后只须在屏幕上拖拽出一个矩形,或输入GPS航点,就能自动生成飞行航线。
地面站上详尽显示飞行数据,如无人机所在坐标、电压电量、飞行姿态、飞行速度、飞行高度、离目标点的距离、离起飞点的距离等,可随时了解飞机的飞行情况。并可利用地面站对无人机进行操作,如一键开伞、自动返航、自动盘旋、临时指定目标点等,地面站是固定翼无人机实现安全飞行的得力助手。
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