小型無人機(jī)總體布置方法研究

唐文斌

（四川 成都 610000）

1 問題分析

根據(jù)總體技術(shù)方案，某無人機(jī)由結(jié)構(gòu)、動力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng)等組成。其中任務(wù)系統(tǒng)分為兩種不同任務(wù)設(shè)備，功能不同且對無人機(jī)平臺的技術(shù)要求不同。

經(jīng)過分析，該型無人機(jī)總體布置存在如下布置的難點(diǎn)：

（1）需要考慮兼顧不同任務(wù)設(shè)備對平臺的技術(shù)要求。

（2）結(jié)構(gòu)需要避讓運(yùn)動機(jī)構(gòu)的活動范圍。

（3）艙內(nèi)空間，機(jī)身截面形狀異形，空間利用率不太理想。

（4）靜安定裕度要求較高，遠(yuǎn)大于常規(guī)布局飛機(jī)的要求，因此重心要求特別靠前。

總體布置工作需要協(xié)調(diào)各系統(tǒng)成品外形、尺寸、安裝位置以及對結(jié)構(gòu)方案做適應(yīng)性調(diào)整，滿足上述系統(tǒng)各設(shè)備的技術(shù)要求并滿足飛行對無人機(jī)配平的需求。

2 方法研究

2.1 布置原則

布置原則是確?？傮w布置滿足總體技術(shù)方案的一個重要手段。在布置工作中，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以及具體情況，總結(jié)提煉了如下5條原則。

（1）模塊化原則

針對設(shè)計(jì)中遇到的一個機(jī)型兩種狀態(tài)以及機(jī)身截面形狀異形等問題，應(yīng)采取模塊化設(shè)計(jì)原則予以解決。即分別根據(jù)兩種不同任務(wù)設(shè)備的重量重心以及外形特點(diǎn)出發(fā)，提出無人機(jī)其它系統(tǒng)的重心布置要求，以滿足全機(jī)重心要求。通過協(xié)同設(shè)計(jì)，將結(jié)構(gòu)及其它各系統(tǒng)的機(jī)械接口統(tǒng)一化，使不同架次的無人機(jī)在裝載不同任務(wù)設(shè)備時(shí)的重心均能在重心使用范圍之內(nèi)，也能較好的滿足對機(jī)身截面異形的適應(yīng)要求。

（2）干涉原則

在布置原則中，干涉是在布置中需要做的第一項(xiàng)檢查。從方法上，當(dāng)設(shè)備與蒙皮等發(fā)生干涉時(shí)，考慮用整流鼓包的方式對外形進(jìn)行修形，但勢必會對飛機(jī)升阻比造成影響。因此在出現(xiàn)干涉時(shí)，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整設(shè)備的位置而不是對外形做修形處理。

（3）重心平衡原則

飛機(jī)對靜安定裕度要求較高，全機(jī)重心應(yīng)盡可能靠前。在不影響任務(wù)載荷工作的前提下，使較重的設(shè)備盡可能的靠前布置，余下重量較輕或體積較小的設(shè)備可考慮采用見縫插針的方式填補(bǔ)剩余空間。

（4）結(jié)構(gòu)優(yōu)化原則

在小型無人機(jī)設(shè)計(jì)中，利用機(jī)身結(jié)構(gòu)，一物多用。各相關(guān)專業(yè)相互協(xié)調(diào)，使相鄰設(shè)備直接安裝到兩者間的結(jié)構(gòu)零件上，可以節(jié)約有限的重量指標(biāo)。即減少了裝機(jī)零件的數(shù)量，還間接減少了安裝所需要的標(biāo)準(zhǔn)件等。

（5）就近原則

就近原則是對電磁兼容、電纜布線、安裝/維護(hù)等方面的一種綜合考慮。將同一系統(tǒng)設(shè)備靠近布置，在一定程度上能減小干擾。相對集中的布置，便于設(shè)備之間電纜的連接并縮短電纜長度，減少信號在傳輸過程中受到的干擾并減輕電纜重量，也便于設(shè)備的維護(hù)和裝卸。

2.2 布置流程

總體布置方式方法可以是靈活多樣，不拘一格的。在具有較強(qiáng)的主觀性的同時(shí)，總體布置的過程仍應(yīng)按照一定的程序，確保方案滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求并滿足項(xiàng)目進(jìn)度。在設(shè)計(jì)過程中，我們制定了一個工作流程，規(guī)范設(shè)計(jì)方案，見圖1。

3 布置結(jié)果

采用上述布置原則、工作流程后，該型無人機(jī)設(shè)計(jì)各個階段重量重心計(jì)算報(bào)告表明，總體布置工作均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)：

（1）在機(jī)身空間緊張、靜安定裕度要求高的情況下，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的布置；

（2）重心平衡滿足飛行要求；

（3）機(jī)身外形未出現(xiàn)鼓包的情況；

（4）結(jié)構(gòu)方案順利達(dá)到了指標(biāo)要求；

經(jīng)試制批數(shù)架次維護(hù)、使用等多方面驗(yàn)證，各成品滿足裝卸/維護(hù)的需求，保證了研制工作順利進(jìn)行。

4 改進(jìn)方向

在今后的工作中，可以通過經(jīng)驗(yàn)積累，對相關(guān)因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以加權(quán)系數(shù)的方法來打分評判，量化在布置過程中對設(shè)備安裝位置的排序，科學(xué)有效的進(jìn)行總體布置工作。

結(jié)論

在總體布置過程中，特別是對小型無人機(jī)，因?yàn)轱w機(jī)小，對各種布置方案尤為敏感。在布置工作中更應(yīng)做到精細(xì)化的工作。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體機(jī)型的設(shè)計(jì)思想和總體技術(shù)方案等對已有的布置原則進(jìn)行選擇，因地制宜的進(jìn)行增刪。

①楊景佐，曹名.飛機(jī)總體設(shè)計(jì)[M].航空工業(yè)出版社，1991.