无人机总体设计算例

任务要求：飞行高度：30-200m，飞行速度：40-90km/h，巡航速度：18m/s，最大飞行速度28m/s，爬升率4m/s，续航时间：1h ，最大过载1.7，任务载荷重量：0.5kg，背包式运输，发射方式：手抛式，回收方式：机腹着陆

设计过程：

1.布局形式及布局初步设计

无尾布局

【方法：参考已有同类无人机】

确定布局形式：主要是机翼、垂尾、动力、起落架等。

（1）机翼

根据经验或同类飞机确定：

展弦比 5.5-6，尖削比 0.4-0.5，后掠角 28°，下反角 1.5°， 安装角2°

展弦比

【展弦比增大，升致阻力减小，升阻比增大】

【展弦比增大，弦长减小，雷诺数降低，气动效率降低】 【展弦比增大，弦长减小，翼型厚度减小，机翼结构重量上升】 尖削比

【尖削比影响升力展向分布，当展向升力分布接近椭圆时，

升致阻力最小，低速机翼一般取0.4-0.5】

后掠角

【后掠角增加，横向稳定性增大，配下反角】 【后掠角增加，尾翼舵效增加】

【后掠角增加，纵向阻尼增强，纵向动稳定性增强】

下反角

【上反角增加，横向稳定性增加，下反角相反】 安装角

【巡航阻力最小对应机翼的迎角，通用航空飞机和自制飞机的安装角大约为2° ，运输机大约为1° ，军用飞机大约为0°，在以后的设计阶段，可通过气动计算来检查设计状态所需要的机翼实际的安装角。】

机翼外型草图

（2）垂尾

垂尾形式：翼尖垂尾

尾空系数：Cvt=0.04/2=0.02 【双重尾】

（3）动力系统形式

电动无人机推进系统安装位置主要有：机头拉进式、机尾推进式、单发机翼前缘拉进式、双发形式、单发机翼后缘推进式。下面研究各种布置形式对布局设计的影响。 动力形式 优点 缺点 实例 机头拉进式 机尾推进式 单发翼前缘拉进式 螺旋桨前方排气被机身进气稳定未和机翼阻止，被干扰； 影响动力系容易实现重统的效率； 心位置设计； 回收降落时，手抛发射不电动机和螺会对发射员旋桨容易触造成危害； 地损坏 机头可以安装任务设备； 螺旋桨也不重心配置在容易在着陆设计重心点时触地损坏； 非常困难； 对螺旋桨的干扰较小； 机身的阻力电动机不在会产生一个占用机头位较大的低头置； 力矩； 以便在机头过高的机身安装任务设也增大的结备； 构重量，浸润 面积也比较大 布置需要两台电动机，增加了系统的复杂性 双发翼前缘拉进式 机头安装摄像设备 单发机翼后缘推进式 机头安装摄像设备 螺旋桨的滑流直接吹在尾翼上，造成无人机的稳定性变化 本方案为：机尾推进式

2.无人机升阻特性（极曲线）估算

前面确定了机翼的基本参数，要确定无人机的具体机翼参数，还需要知道“起飞重量”、“翼载荷”，然后进行布局缩放。

确定起飞重量，关键是电池重量，电池重量由飞机需要的能量决定，能量由飞机升阻特性决定。升阻特性由飞机布局形式决定，可参考同类飞机，进行初步估算。

2 飞机的极曲线：CD?CD0?CD,i?CD0?KCL

（1） 零升阻力系数

CD?CS浸湿，一般可取为2.X（一张纸打比方） feS参考【参考面积统一为机翼面积】