任务二了解无人机结构和基本飞行原理;素质目标：

1.培养学生系统学习的能力。

2.提升学生创新和推理能力。

3.提升学生逻辑思维能力。;

任务描述

固定翼无人机是20世纪科技重大成就，多旋翼无人机诞生于20世纪60年代，初期以控制理论研究为主，受硬件限制多停留于算法层面。宾夕法尼亚大学提出的Backsteeping算法在HMX4系统上实现高灵敏度姿态解算，并搭载图像系统，早期对神经、自适应控制算法等研究深入。

垂直起降固定翼无人机的应用范围广泛。与传统的固定翼无人机相比，垂直起降固定翼无人机不需要机场或跑道，可以在狭小的空间内进行起降，因此在城市、山区、海岛等复杂地形中具有更高的实用价值。此外，垂直起降固定翼无人机还广泛应用于军事、救援、环保、农业等领域，为社会发展和经济建设做出了巨大的贡献。;

任务要求

1.利用学校无人机实训室资源和网络资源等，收集多旋翼、固定翼和垂直起降固定翼无人机相关图片、参数等，最终形成一个综述报告，并进行小组间的分享。

2.利用实训设备去验证和讨论多旋翼、固定翼和垂直起降固定翼无人机的结构和工作原理，找出三者之间的联系和区别。

这个学习任务可以让你初步认识多旋翼、固定翼和垂直起降固定翼这三种无人机的结构与飞行原理，为今后的学习奠定基础。;知识链接;（1）机身

机身是承载任务设备、燃油/电池、通信装置、起落架等装置，以及连接机翼和尾翼的大型部件。机身的外形必须遵循无人机总体设计方案中确定的曲面外形，内部空间需要进行细致布局，以确保整个机身在满足结构强度和刚度的前提下，尽可能提供更多的有效空间。这样便于后续任务设备的安装以及日后产品的改进改型。

①构架式。在早期飞机发展过程中，飞行速度较低，气动力载荷比较小，加上受到当时工艺水平和材料水平的限制。因此，推出了构架式这种简单的机身结构，如图2-2-2所示。;②桁梁式。桁梁式机身最典型的特点就是采用了若干根贯穿前后机身的大梁受力结构和金属蒙皮。在此基础上，结合一些较细的，同样贯穿前后机身的桁条，并结合一些框板和蒙皮形成了一种完整的机身结构，如图2-2-3所示。;③桁条式。桁条式机身（见图2-2-4）具有强大的桁条和蒙皮，受压稳定性好，能承受弯矩引起的轴向力。加厚蒙皮提升了抗扭刚度，适用于高速飞机。其结构充分利用蒙皮和桁条，但无大梁，不宜大开舱口，需加强开口部位。桁条式机身受力均匀，需分散传递载荷，因此各段用多个接头连接。;④硬壳式。硬壳式机身是一种没有纵向的桁条和桁梁结构，单纯性依靠多个框板和再度加厚的蒙皮，形成完整的机身结构。在这种结构中，机身的纵向和横向应力以及弯矩主要由加厚的蒙皮承受，框板则承受较小的弯矩，以便更好地保证蒙皮气动外形，如图2-2-5所示。;（2）机翼

机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其最主要作用是产生升力，与尾翼一起形成良好的稳定性与操纵性。另外，可以在机翼内部装载弹药、设备和油箱，在机翼上可以安装起落架、发动机、悬挂导弹、副油箱以及其他外挂设备。机翼主要由翼梁、翼肋和桁条等组成，如图2-2-6所示。;①翼梁：由梁的腹板和线条组成，主要承受弯矩和剪力，它是机翼主要的纵向受力件。翼梁大多在根部与机身固接。

②纵墙：纵墙和腹板一般都不能承受弯矩，但与蒙皮组成封闭盒以承受机翼的扭矩。纵墙还有封闭机翼内部容积的作用。

③桁条：与蒙皮和翼肋相连的元件。它参与机翼的总体受力，承受机翼弯矩引起的部分轴向力，是纵向骨架中的重要受力元件之一。此外，桁条和翼肋一起对蒙皮起一定的支撑作用。

④翼肋：是横向受力骨架。用来支撑蒙皮，维持机翼的剖面形状。在有集中载荷的地方（如安装发动机、起范架等），普通翼肋得到加强而成为加强翼肋。普通翼肋构造上的功用是维持机翼剖面所需的气动外形。

;⑤蒙皮：蒙皮作用是形成流线型机翼外表，要求光滑以减少阻力。应增强横向弯曲刚度减小凹凸变形。蒙皮承受气动载荷，并与翼梁/翼墙组合成盒式薄壁梁，承受机翼扭短。蒙皮较厚时，与长衍组成壁板承受弯矩引起的轴向力。蒙皮有组合式或整体式，厚蒙皮（几毫米至十几毫米）常做成整体壁板，成为承受弯矩的主要受力元件。;①水平尾翼。简称平尾，是飞机纵向平衡、稳定和操纵的翼面，如图2-2-7所示。平尾左右对称地布置在飞机尾部，基本为水平位置。翼面前半部通常是固定的，称为水平安定面。后半部铰接在安定面的后面，可操纵上下偏转，称为升降舵。

②垂直尾翼。垂尾保持飞机航向平衡、稳定与操纵，原理与平尾相似，如图2-2-8所示。垂尾仅布置在飞机轴线上部，前半固定称垂直安定面，后半铰接可操纵偏转，称方向舵。为调整飞机姿态，常在升降舵和方向舵上划分补翼。

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