基本信息
- 项目名称：
- 模块化多功能无人机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本模块化多功能无人机在于提供一种多功能无人机，将无人机整体优化为模块形式，以降低维护难度及使用成本，并使其具有多元化任务能力。
- 详细介绍：
- 本模块化多功能无人机，在机舱内部设有至少一个或一个以上的模块舱，所述模块舱为封闭舱体，机舱舱壁由所述模块舱顶部外壳或底部外壳构成；在无人机的主体框架的机舱部主体框架上设有卡接件，模块舱通过卡接件卡接固定在机舱部主体框架上，在每个模块舱内安装有单独功能的小型设备。本实用新型基于模块化设计理念，将无人机的各功能及功能结构进行了分解，从而实现了一机多能，具有强大的多任务能力，简便的快速维修操作等优点。在日常进行维修检测时，只用对各任务模块进行独立检测，省去了整机排查的麻烦。同时，本模块化多功能无人机若在飞行及返场过程中受损，只需更换掉受损模块即可快速修复，继续执行任务。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品设计、发明的目的： 无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。当代无人机普遍存在任务能力单一，造价昂贵，维护使用成本高等不足。设计本机，旨在提供一种新型的具有执行多种任务能力，造价低廉，使用及维护方便的无人机。 基本思路： 综合考量各方面，提出本机设计思路： 1、由于在完成飞行任务过程中，可能遇到无法预知气象因素影响，本机需要具有良好的飞行安定性。 2、由于起飞场地的不确定性，本机的起降距离都应尽可能短并应具有良好的机动性。为此，本机气动布局选用较常规布局在机动性方面更具优势的鸭式布局，从而获得良好的机动性以满足上述设计要求。 3、为实现本机无人化控制，本机需选用一套无线电遥控设备，或根据需要为本机添加GPS自航设备。 4、为便于维护和满足多任务全天候使用的需要，本机引入先进的模块化设计理念，对整机的结构及功能进行了模块化设计以满足快速维修、快速更换机载设备和完成多重任务的要求。 本机的主要创新点为： 在设计本机时，对整机对结构及功能进行了整体性的模块化设计。 技术关键： 设计本机具有较好的飞行属性，对本机进行模块化设计的同时保证各模块功能及结构的统一、协调。 主要技术指标：翼展：4200mm 最大起飞重量：8000g 滑跑距离：≤ 21m 常规最大航时：60min 追加长航模块后最大航时：120min 动力：40cc内燃机 由于遥控设备限制， 可操控飞行半径：≤1.5km 可操控升限：800m
科学性、先进性
- 目前大多数无人机都是集成化设计的，常常由于个别零部件的故障造成整机功能的丧失，也给检修及故障诊断带来较大困难，经常出现由于个别结构部件的损坏而导致整机报废的情况，运行和维护成本极高，这一因素使得无 人机在民用领域的普及和应用受到了相当的阻碍。 本无人模型机采用了模块化设计思想，对整机结构及功能进行了模块划分并进行了对应模块化设计。根据任务的不同，可组合不同的模块，实现了任务能力的多元化。日常维护时，只需对各功能模块进行独立检测，避免了整机排查的麻烦。同时，若在飞行及返场过程中受损，只需更换受损模块即可使整机功能快速恢复，继续执行任务。 该机较现有基于集成化设计的无人机具有更强大的多任务能力，实现了一机多用并具备良好的可维修性。在使用效率，维护成本等方面具有较突出的优点。 主要参考文献： 《相似论》 作者:张光鉴 《模型飞机空气动力学》 作者：马丁.西蒙斯 《模型飞机的构造原理与制作工艺》 编者：李仁达 等
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 模型验证阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 模型、图纸、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 本模块化多功能无人机。在机舱内部设有至少一个或一个以上的模块舱，所述模块舱为封闭舱体，机舱舱壁由所述模块舱顶部外壳或底部外壳构成；在无人机的主体框架的机舱部主体框架上设有卡接件，模块舱通过卡接件卡接固定在机舱部主体框架上，在每个模块舱内安装有单独功能的小型设备。 由于本机采用模块化设计，具有任务能力多元化，使用维护简单化等特点，所以适用层面很广。如，部队可使用本机托靶，进行防空射击训练，也可使用本机作为进程无人侦查机。并且无人机的民用价值也很高，它可广泛并用于边境监视、地面和海洋运输监督、森林火情侦察和森林采伐巡查、气象监察、人工降雨、大地测量、海岸巡逻、水灾监视、交通协管、土地资源勘探、场区监控、城市环境检测等多个民用领域。尤其本机由模块化设计而获得的强大的多任务能力，使得本机可以实现一机多用，所以市场前景将十分广阔。
同类课题研究水平概述
- 经过大量网络检索后发现，目前国内只有西安某公司在生产实用的专业电动无人机。该型无人机使用锂电池，可飞行30分钟左右，飞行高度在500米以下，机载设备为CCD摄像机和无线电发射机。与之相比，本机在续航能力、升限、任务多元化方面均有较大优势。也有部分单位通过将市售航模改装成为无人机使用的，但常常由于航模器材的空间及载重局限等原因，无法满足使用需求，且改装难度较大。 另外，目前大多数无人机主要是针对单一任务进行专门研制，很难做到一机多用。如果需要执行其它任务而偏离它的设计初衷或对其进行升级，则要进行整体改造。往往需要返回制造工厂由专业人员进行施工。通常会因此导致任务的延期或造成设备的利用率低下。如美国最具代表的捕食者无人机，原本是作为无人侦察机使用的，在海湾战争时为使其具备远程遥控攻击能力，专门返厂进行了数月的改造以加入火控系统等才从新返回战场。 而本机由于对其整体进行了模块化设计，将主体功能分解，降低了各系统的耦合性。从而，为了替换某个模块以执行不同任务或进行升级，达到任务质量或效率的提升，就不需改变整个结构，只需要更改相应的模块，工作量和使用成本都将会明显减少。
