无人机结构与系统习题 思考题及答案Word文档下载推荐.docx

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目前最常用是哪种后缘襟翼？

增升装置有前缘缝翼，后缘襟翼，前缘襟翼。

后缘襟翼有简单襟翼、分裂襟翼、开缝襟翼和后退襟翼，目前最常用的是后退襟翼。

2.电机名牌上3108这四个数字是什么意思？

3108这四个数字的前两位代表着电机外壳内直径是31mm,后两位则代表电机外壳内高度为8mmo

3.写图1.47上各数字对应零件名称及各种无人机操作过程（起飞降落、前后左右、俯仰、横滚、航向）。

1起落架，2相机，3云台，4浆叶，5电机。

操作过程：

垂直运动，即升降控制

在图中，两对电机转向相反，可以平衡其对机身的反扭矩，当同时增加四个电机的输出功率，旋翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直上升；

反之，同时减小四个电机的输出功率，四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿z轴的垂直运动。

当外界扰动量为零时，在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

保证四个旋翼转速同步增加或减小是垂直运动的关键。

俯仰运动，即前后控制

M3、M4电机螺旋桨会提高转速，同时Ml、M2电机螺旋桨降低转速，由于飞机后部的升力大于飞机前部，飞机的姿态会向前倾斜，向前运动。

M3、M4电机螺旋桨会降低转速，同时Ml、M2电机螺旋桨提高转速，由于飞机前部的升力大于飞机后部，飞机的姿态会向后倾斜，向后运动。

横滚运动，即左右控制

当Ml、M4电机加速，M2、M3电机减速时，飞机向左倾斜，从而向左飞行。

相反，当M2、M3电机加速，Ml、M4电机减速时，飞机向右倾斜，从而向右飞行。

偏航运动，即旋转控制

M2、M4两个顺时针旋转的电机转速增加，Ml、M3号两个逆时针旋转的电机转速降低，由于反扭矩影响，飞机就会产生逆时针方向的旋转。

Ml、M3两个顺时针旋转的电机转速增加，M2、M4号两个逆时针旋转的电机转速降低，由于反扭矩影响，飞机就会产生顺时针方向的旋转。

1机身，2副旋翼，3自动倾斜器，4主旋翼，5平尾，6垂尾

2副旋翼和4主旋翼旋转使每一片旋翼叶片都产生升力，这些升力的合力就是直升机的升力。

通过控制电机转速来改变升力大小，以致控制直升机升降。

由于2副旋翼和4主旋翼旋转方向相反，所产生的扭矩相反，保证直升机不会产生自转，能够较平稳飞行。

4主旋翼又是直升机的操纵面，直升机通过3自动倾斜器倾斜产生拉力的倾斜实现前进、后退和侧飞。

变距杆向前（后）推，3自动倾斜器向前（后）倾，直升机向前（后）飞；

变距杆向右（左）推，使3自动倾斜器向右倾，升力产生向右（左）分量，飞机向右（左）飞。

1发动机，2起落架，3副翼，4机翼，5垂尾，6升降舵，7机身

通过控制4机翼来操纵飞机升降运动，通过控制3副翼来操纵飞机横滚运动，通过控制6升降舵操纵飞机俯仰运动，通过控制5垂尾方向舵操纵飞机航向运动。

4.1200KV的含义是什么？

大桨配什么KV值电机比较合适？

1200KV的含义是电机在空载状态下每伏电压提升带来的每分钟转速的增加量为

1200r/mino

大桨陪低KV值电机。

5.电机中所允许的最大电流与电调所标定的电流是什么关系？

电机中所允许的最大电流小于电调所标定的电流。

6.分别解释图1・48电池上数字2200、40C、5C、35C和3S1P含义。

2200是电池容量为2200mAh；

40C、5C、35C为电池充放电倍率；

容量为2200mAh、最大放电倍率为40C、35C及充电倍率为5C的电池，其最大放电电流是2200x40=88000mA=88A>

2200x35=77000mA=77A,最大充电电流则是2200x5=11000mA=llAo

3S1P=3节串联后再并联，电压是单节3倍，电流是单节。

7.螺旋桨的参数是8050指的是什么？

8050指的是桨直径为8英寸，桨距为5.0英寸。

8.当飞机机翼升力增大时，阻力将怎么变化？

当飞机机翼升力增大时，阻力将增加。

9.直升机是靠什么来操纵的？

直升机是靠旋翼和尾浆来操纵的。

10.低速飞机上的阻力主要有哪些？

产生原因及减小措施有哪些？

低速飞机上的阻力主要有摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力、诱导阻力。

由于紧贴飞机表面的空气受到阻碍作用而流速降低到零，根据作用力与反作用力定律，飞机必然受到空气的反作用。

这个反作用力与飞行方向相反，称为摩擦阻力。

减小措施有使飞机表面的光滑程度增加，减小气流接触的飞机表面积。

压差阻力是由处于流动空气中的物体的前后的压力差，导致气流附面层分离，从而产生的阻力。

减小迎风面积大及迎角，来减小压差阻力。

飞机的各个部件，如机翼、机身、尾翼的单独阻力之和小于把它们组合成一个整体所产生的阻力，这种由于各部件气流之间的相互干扰而产生的额外阻力，称为干扰阻力。

飞机各部件之间的平滑过渡和整流包皮，可以有效地减小干扰阻力的大小。

诱导阻力是翼面所独有的一种阻力，它是伴随着升力的产生而产生的，因此可以说它是为了产生升力而付出的一种“代价”。

增加展弦比越大，采用翼梢小翼和椭圆形机翼可以减小诱导阻力。

11.无人机常用的电机是哪种？

无人机常用的电机是无刷交流电机。

第2章无人机翼型基础知识及其选择

1.什么是翼型、翼弦、弦长、厚度和弯度？

固定翼无人机的机翼或多旋翼无人机的螺旋桨横剖面形状称为翼型。

翼弦：

前缘点与后缘点之间的连线。

弦长：

前缘点与后缘点两点之间距离。

厚度：

上下翼面在垂直于翼弦方向的距离。

弯度：

中弧线与翼弦之间的垂直距离。

2.请解释NACA2415和NACA23012中各数字的含义。

NACA2412表示翼型的相对弯度为2%,最大弯度位置在弦长的0.4,相对厚度

为12%。

NACA23012表示最大相对弯度为2%,最大相对弯度相对弦长位置为15%,中弧线为简单型，相对厚度为12%o

3.哪些翼型的几何参数影响升力系数，分别是怎么影响的？

翼型的弯度影响升力系数，有弯度的翼型的升力系数曲线是不通过原点的，一般弯度越大，Go越大，升力系数越大。

4.什么是失速、失速迎角、极线、马赫数、音障？

继续再增大迎角，升力系数反而开始下降，这一现象称为翼型的失速，所以这个临界迎角也称为失速迎角。

翼型升力系数和阻力系数的关系曲线，称为极线。

马赫数是物体速度与音速的比值，即音速的倍数。

当无人机的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。

声波叠合累积的结果，会造成震波的产生，进而对无人机的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。

5.选择翼型时通常要考虑哪些因素？

选择翼型时通常要考虑翼型总体外形（双凸、平凸、凹凸、S等）和翼型几何参数（弯度、厚度、前缘、对称翼型）。

第3章无人机动力系统

1、 发动机在工作过程中完成了哪种能量转化？

根据能量来源，可将其哪几类？

发动机完成了其他能量向机械能转化的过程，按照能量来源的不同可分为热力发动机、水力发动机、风力发动机、电力发动机。

2、 间接反作用力发动机主要包括哪几类发动机？

间接反作用力发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨风扇发动机等。

3、 发动机的设计要求包括哪些？

发动机的设计要求发动机功率重量比大、耗能小、体积小、工作安全可靠、寿命长、维修方便。

4、 无刷直流电机主要由哪些部件组成及其作用是什么？

无刷直流电动机的主要结构是电子开关线路、永磁同步电动机主体和位置检测装置。

位置检测装置反馈的信号控制电子开关线路中的功率开关器导通或截止,从而控制电动机主体的工作。

5、 空心杯电机与有刷直流电机的主要区别是什么？

空心杯电动机保持有刷直流电动机的机械特性及控制特性,在电磁结构上基本与有刷直流电动机一样，但是空心杯电机的电枢绕组为定子，转子为永久磁钢，定子采用位置传感器或无位置传感器技术实现电子换向代替有刷直流电动机的电刷与换向器。

6、 燃油发动机的子系统包括哪些？

其各个子系统的作用分别是什么？

燃油发动机的子系统主要包括燃油发动机系统、燃油系统、滑油系统、传动系统。

燃油发动机系统是将燃料的化学能转化为机械能的发动机，是实现能量转化的关键系统。

燃油系统的主要作用是储存、供油、调整、冷却。

滑油系统的主要作用是润滑、冷却、清洁、防腐。

传动系统将发动机的动力输出按一定的功率和转速传递到旋翼，驱动旋翼正常旋转，是完成机械能量传递、输出的核心系统。

7、 燃油子系统由哪些部件组成，每个部件可实现何种功能？

燃油子系统包括燃油箱、输油管路、燃油增压泵、防火开关、放油开关、燃油控制系统。

燃油箱主要作用是提供足量、清洁的燃油。

输油管路连接在燃油箱与发动机、燃油箱与燃油箱之间，保证供油顺畅。

燃油增压泵增加燃油压力，确保燃油顺利进入发动机内部。

防火开关是安全开关，在发动机发成突发故障着火时，开管关闭，停止供油，阻止火势蔓延。

放油开关是为了在更换燃油箱、燃油泵时，将全部燃油倾倒而出。

燃油控制系统是利用传感器、计算机等设备，根据飞行数据准确控制供油量，提高燃油的利用效率，8、滑油子系统的组成及其作用分别是什么？

滑油系统的作用是润滑、冷却、清洁和防腐。

主要由滑油箱、滑油泵、滑油滤、磁屑探测器、滑油散热器、油气分离器等促成。

滑油箱、滑油泵、滑油滤三者综合保证滑油在系统中循环流动，磁屑探测器和滑油滤主要是保证滑油的干净物杂志，提高润滑效果；

滑油散热器保证滑油在合适的温度工作；

油气分离器，顾名思义，分离滑油和空气，提高滑油的利用率。

9、传动子系统的组成及其作用分别是什么？

传动系统的作用是将发动机产生的动力按照一定的功率和转速传递到旋翼，驱动旋翼正常旋转。

传动子系统包含主减速器、中间减速器、传动轴、联轴器、离合器和旋翼制动等。

10、比较直流有刷电机和无刷电机的异同点，并分析其各自优缺点。

（1）结构组成不同

名称

定子

转子

换向电刷

直流有刷电动机

永磁磁钢

线圈绕组

有

直流无刷电动机

绕组线圈

无

（2）换向方式不同

直流有刷电机采用换向电刷机械换向，存在机械摩擦、换相火花、维修困难、发热大寿命短等缺点，但直流有刷电机响应速度快，启动扭矩大，运行平稳，启动制动效果好直流无刷电动机采用直流无刷电机采用电子换向器换向，弥补了直流有刷电动机的缺点，广泛地应用于无人机领域。

11、 简述直流有刷电机的工作原理。

有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。

直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。

12、 简述直流无刷电机的工作原理。

当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度，而转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致，以形成一个最短