微型飞机设计相关技术关键问题的研究与探讨

摘要

MAV作为一种新型飞机,它的技术指标有着特殊的要求.由于其在现代战争中的巨大作用和潜在力,引起了世界上许多国家的广泛关注,它们为此投入了巨资,开发研制出了许多有一定功能的MAV.在MAV的研制过程中,设计人员遇到了一系列技术难题,面临许多关键性技术的研究和解决,如:微型发动机制造技术、低雷诺数空气动力学技术、自主导航和通信技术、微传感器技术等.文中在MAV结构框图分析的基础上,对其分系统如通信系统、导航系统、控制系统进行了分析研究.文中提出了适用于MAV的通信系统与导航系统的设计方案,对MAV各机载设备研究的同时,探讨了MAV的两种总体设计方法,基于常规飞机设计思想的总体设计和多学科优化设计的总体设计,并对其设计理论进行了分析探讨.文中以常规飞机的本体模型为基础,建立了MAV的本体模型,在本体模型的基础上,探讨了MAV的控制系统的设计理论、MAV的控制原理及MAV的姿态与轨迹控制的控制律设计.在上述问题分析研究过程中进行了一系列的理论推导,对有些关键性的问题进行了更深层次的研究和探讨,从而得出了一些有价值的东西.最后对MAV研制中尚未解决的问题,进行了分析研究,提出了解决相关问题的方法和设想.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1微型飞机国外研究现状

1.1.1美国研制微型飞机的现状

1.1.2其它国家研制微型飞机或小型无人机的现状

1.2微型飞机在国内的研究现状

1.3微型飞机研制的关键技术

1.3.1MAV在低雷诺数下的空气动力问题

1.3.2微型动力装置技术

1.3.3机载元器件的MEMS化技术

1.3.4光电传感技术

1.3.5 MDO方法的进一步研究

1.3.6微型飞机的自主导航

1.4微型飞行器的系统结构

1.5本论文的主要工作

第二章通讯系统

2.1遥控遥测系统工作原理

2.1.1遥控遥测系统的设备组成

2.1.2遥控遥测系统传输的系统模型

2.2典型的微型飞机的遥控遥测系统

2.2.1微型飞机的遥测系统（即视频扑获/遥感系统）见下图2-4和图2-5

2.2.2 微型飞机的遥控系统见下图2-6

2.3小结

第三章导航系统

3.1导航系统定位的数学机理

3.2导航定位的方法

3.3常用的导航系统

3.4微型飞机的导航系统

3.4.1GPS自主导航原理

3.4.2GPS自主导航的算法

3.5微型飞机的侦查系统

第四章微型飞机的总体设计

4.1常规飞机的总体设计

4.1.1概念

4.1.2飞机总体设计的一般步骤

4.1.3飞机型式的选择

4.1.4讨论

4.2微型飞机的常规总体设计

4.2.1微型飞机的任务要求

4.2.2微型飞机的设计目标

4.2.3微型飞机的推进系统

4.2.4微型飞机的概念设计

4.3微型飞机的多学科优化设计

4.3.1微型飞机的优化算法——遗传算法

4.3.2微型飞机的多学科优化数学模型

4.3.3微型飞机的多学科优化方法

4.4微型飞机的气动技术的研究成果

4.5小结

第五章飞机本体

5.1飞机的动力学方程

5.2飞机的运动学方程

5.3小结

第六章微型飞机的控制系统分析研究

6.1飞行品质

6.1.1概念

6.1.2飞机的飞行品质

6.1.3飞机飞行品质评价指标

6.1.4改善飞行品质指标的措施与途径

6.2微型飞机的控制系统方案设计方法

6.2.1 PID控制器方法

6.2.2模糊控制方法

6.2.3自适应控制方法

6.3飞机控制系统的原理

6.3.1纵向控制系统理论基础

6.3.2横航向控制系统的理论基础

6.3.3小结

6.4微型飞机的控制系统设计

6.4.1微型飞机的纵横向控制系统结构原理图

6.4.2微型飞机的控制系统设计

6.4.3微型飞机设计存在的问题和解决的办法

6.4.4对南京航空航天大学研制的微型飞机控制系统的一些讨论（微型飞机的代号：MYV-6）

第七章总结与展望

7.1总结

7.2展望

附录

在攻读硕士研究生期间发表论文情况

致谢

参考文献

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明