无人机系统设计导论

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丛书名：“十三五”江苏省高等学校重点教材

• 作者：昂海松，郑祥明，金海波编著
• 出版时间：2019/10/1
• ISBN：9787030595447
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:本书适用于高等学校航空专业、无人机专业及相关专业学生、从事无人机系统设计、研发和制造人员

• 中图法分类：V279 
• 页码：284
• 版次：1
• 开本：16
• 字数：(单位：千字)

内容简介

本书共7章，包括无人机系统概述和总体设计、材料与结构设计、无人机制造技术、无人机控制技术、无人机系统设计、无人机飞行试验技术、无人机展望。本书内容深入浅出，注重新技术发展，理论知识与实践能力培养相结合，采用大量配图，在关键知识点增加了视频演示和讲解。

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目 录

目录
第1章 无人机系统概述 1
1.1 无人机的定义 1
1.2 无人机的发展历史 1
1.3 无人机的特点 7
1.4 无人机的军事用途 7
1.5 无人机的民生用途 11
1.6 无人机的类型 15
第2章 无人机总体方案设计 19
2.1 无人机设计的思想和要求 19
2.1.1 无人机设计的思想 19
2.1.2 无人机设计的一般要求 19
2.2 无人机设计的过程 22
2.2.1 无人机的概念设计 22
2.2.2 无人机的初步设计 23
2.2.3 无人机的详细设计 25
2.3 无人机系统的概念及组成 25
2.3.1 无人机系统的概念 25
2.3.2 无人机系统的组成 26
2.4 无人机平台的大类选择 28
2.4.1 无人机平台的常规类型选择 28
2.4.2 无人机平台的非常规类型选择 33
2.5 无人机平台的不同构型与布局设计 39
2.5.1 不同布局的固定翼无人机平台 39
2.5.2 不同布局的无人直升机平台 45
2.5.3 不同布局的多旋翼无人机平台 48
2.5.4 不同布局的倾转旋翼无人机平台 50
2.5.5 不同布局的仿生无人机平台 53
2.5.6 不同环境介质的无人机平台 56
2.6 无人机平台总体参数设计 60
2.6.1 主要总体参数 60
2.6.2 无人机的重量设计 62
2.7 无人机的动力系统选择 63
2.7.1 喷气推进发动机 64
2.7.2 涡轮轴发动机和涡桨发动机 65
2.7.3 活塞发动机 66
2.7.4 无刷电动机 66
2.7.5 冲压发动机 67
2.7.6 新型能源技术 68
第3章 无人机总体气动和性能设计 71
3.1 无人机的空气动力基础 71
3.1.1 翼型与机翼 71
3.1.2 升力与阻力 73
3.1.3 螺旋桨气动特性 78
3.2 空气动力特性计算方法 81
3.2.1 无人机的气动特性估算方法 81
3.2.2 无人机的气动特性数值计算方法 82
3.3 无人机的飞行性能设计 88
3.3.1 重心位置的确定 88
3.3.2 无人机的纵向静稳定性 89
3.3.3 无人机巡航速度的确定 91
3.3.4 无人机的飞行性能计算 92
3.4 无人机的起飞与回收方式 96
3.4.1 固定翼无人机起降方式 96
3.4.2 无人机回收技术 99
3.5 无人机设计的特殊问题和总体设计的优化方法 101
3.5.1 无人机设计的特殊问题 101
3.5.2 无人机总体设计的优化方法 103
第4章 无人机飞行控制与导航技术 106
4.1 无人机飞行运动建模 106
4.1.1 基本假设 106
4.1.2 坐标系和运动变量的定义 106
4.1.3 无人机运动方程 109
4.1.4 空气动力学模型 110
4.2 飞行稳定性与操纵性 112
4.2.1 飞行稳定性 112
4.2.2 飞行操纵性 116
4.3 无人机飞行控制系统概述 117
4.3.1 飞行控制的若干基本概念 117
4.3.2 飞行控制系统的基本任务 119
4.3.3 飞行控制系统的发展历史 120
4.3.4 飞行控制系统基本组成与设计原理 126
4.4 飞行控制律 130
4.4.1 飞行控制律的基本概念 130
4.4.2 几种典型的飞行控制律设计 131
4.5 典型无人机飞行控制系统 133
4.5.1 固定翼无人机飞行控制系统分析 133
4.5.2 固定翼无人机飞行控制系统设计 135
4.5.3 多旋翼无人机飞行控制系统分析 136
4.5.4 垂直起降固定翼无人机飞行控制系统分析 137
4.6 无人机集群系统控制技术 139
4.6.1 无人机集群发展概述 139
4.6.2 无人机集群关键技术 141
4.6.3 基于多源异构数据的飞行环境感知与定位技术 143
4.6.4 微型无人机集群作战模式研究 144
4.7 无人机自主避障技术 145
4.7.1 无人机对环境障碍物的感知 145
4.7.2 避障算法 145
4.7.3 无人机避障控制过程 146
第5章 无人机的结构特性分析 148
5.1 无人机的结构特点 148
5.2 无人机的结构分类 151
5.3 结构传力分析的基本方法 154
5.3.1 传力分析的概念 154
5.3.2 结构传力特性的基本规律 155
5.4 机翼结构的内力分析 157
5.4.1 作用在机翼上的外载荷 158
5.4.2 机翼结构的内力图 159
5.5 机翼结构的主要受力构件 160
5.5.1 蒙皮 160
5.5.2 桁条 161
5.5.3 翼梁 162
5.5.4 纵墙 163
5.5.5 翼肋 163
5.6 直机翼结构的传力分析 165
5.6.1 直机翼的结构形式 165
5.6.2 气动载荷的传递 167
5.6.3 集中载荷的传递 172
第6章 无人机结构设计 174
6.1 无人机结构设计的基本要求及其分析 174
6.1.1 无人机结构设计的基本要求 174
6.1.2 对无人机结构设计基本要求的分析 174
6.2 无人机结构的选材方法 176
6.2.1 常用的无人机结构材料 176
6.2.2 结构选材依据 177
6.3 先进复合材料在无人机结构上的应用 180
6.3.1 先进复合材料的基本特性和应用优势 180
6.3.2 先进复合材料在军用无人机上应用的发展现状 182
6.3.3 先进复合材料在军用无人机上应用的关键技术 183
6.4 无人机结构的选型方法 184
6.4.1 确定结构形式的基本参数 184
6.4.2 确定结构形式的协调关系 185
6.4.3 主要受力构件布置的基本原则 187
6.4.4 机翼受力构件布置的步骤 189
6.5 多旋翼无人机的结构设计 190
6.6 小型航模无人机的结构设计 191
6.7 无人直升机的结构设计 192
6.8 低速无人机的结构设计 194
6.9 高速无人机的结构设计 195
6.10 超轻型太阳能无人机的结构设计 196
第7章 无人机的制造技术 198
7.1 无人机的CAD技术 198
7.1.1 CAD技术应用于无人机研发的意义 198
7.1.2 无人机的CAD无图纸设计技术 199
7.1.3 无人机的CAD无图纸制造技术 200
7.2 无人机的数控加工技术 200
7.2.1 计算机数控加工 200
7.2.2 计算机辅助工艺设计 202
7.3 复合材料结构制造技术 203
7.3.1 热压罐成型技术 203
7.3.2 缝合技术 203
7.3.3 RTM/RFI成型技术 204
7.3.4 纤维缠绕铺放技术 205
7.3.5 真空辅助树脂渗透成型技术 206
7.3.6 复合材料胶接技术 207
7.4 无人机结构的3D打印制造技术 208
7.4.1 非金属材料3D打印成型技术 208
7.4.2 金属材料3D打印成型技术 208
7.5 小型无人机的手工制作方法 209
7.5.1 手工制作材料 209
7.5.2 手工制作工具 210
7.5.3 手工加工的基本方法 210
7.5.4 非金属材料的机床加工 211
7.5.5 无人机部件的加工 211
7.6 无人机的装配技术 214
7.6.1 大型无人机的装配技术 214
7.6.2 小型无人机的装配技术 216
7.6.3 无人机的检测技术 219
第8章 无人机系统的任务载荷和信息传输设计 221
8.1 侦察无人机系统的任务载荷应用设计 221
8.1.1 侦察无人机系统设计总则 221
8.1.2 侦察任务设备类型 222
8.1.3 新型侦察设备技术 226
8.2 任务信息传输系统设计 228
8.2.1 无人机系统的数据链 228
8.2.2 无人机先进数据链特征的设计 230
8.2.3 无线信息传输装置 231
8.2.4 地面测控与显示装置 232
8.3 无人机的远距离传输技术 235
8.3.1 卫星中继传输 235
8.3.2 无人机空中中继传输 237
8.4 无人机通信的调制技术 239
8.4.1 无人机通信的调制模式 239
8.4.2 自适应调制技术 239
第9章 无人机的隐身设计 241
9.1 无人机雷达隐身技术 241
9.1.1 无人机隐身外形设计 241
9.1.2 采用雷达吸波材料的隐身设计 243
9.1.3 自适应对消雷达隐身技术 244
9.2 无人机红外隐身技术 245
9.2.1 降低无人机红外辐射强度 245
9.2.2 红外隐身材料和结构 246
9.2.3 红外对抗和干扰技术 246
9.3 无人机抗干扰隐身技术 247
9.3.1 滤波技术 247
9.3.2 屏蔽技术 247
9.3.3 无人机抗电子干扰自我保护技术 248
9.4 无人机其他隐身技术 248
9.4.1 声隐身技术 248
9.4.2 光隐身技术 249
9.4.3 等离子体隐身技术 249
9.4.4 微波传播指示隐身技术 251
9.4.5 新型隐身材料 251
9.5 针对反隐身技术的无人机隐身设计 252
第10章 无人机飞行试验和飞行管理 253
10.1 无人机的飞行管理 253
10.1.1 无人驾驶航空器飞行管理有关条例 253
10.1.2 对于无人机飞行管理规定的理解 255
10.2 无人机飞行试验的分类 255
10.2.1 无人机不同阶段的飞行试验 256
10.2.2 无人机不同内容的飞行试验 256
10.3 无人机飞行试验的过程 256
10.4 无人机驾驶的测试 258
10.4.1 无人机系统人员须知总则 258
10.4.2 无人机驾驶员技能测试内容和方法 261
第11章 无人机技术的展望 268
参考文献 270
附录 缩写与缩略语 271