近年來,無人機技術(shù)廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)和領(lǐng)域,無人機技術(shù)發(fā)展迅猛。本書主要講述了與無人機相關(guān)的基本概念、基本原理、基本技術(shù)、基本應(yīng)用。全書共分為8章,分別為無人機概述、無人機構(gòu)造、無人機系統(tǒng)組成、無人機飛行原理、無人機飛行性能、航空氣象、無人機任務(wù)規(guī)劃、無人機飛行管理。
本書適合高職、中職無人機應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)專業(yè)低年級學(xué)生使用,也可作為無人機培訓(xùn)教材和相關(guān)技術(shù)人員的參考資料。
無人機概論是中等、高等職業(yè)院校無人機相關(guān)專業(yè)最早開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。通過對本書內(nèi)容的學(xué)習(xí),讀者可以了解無人機領(lǐng)域所涉及的基本知識、基本原理及發(fā)展概況,為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ),亦可開闊視野,擴大知識面。
本書以與無人機相關(guān)的基本概念、基本原理、基本技術(shù)、基本應(yīng)用為主,分為8個部分,分別為無人機概述、無人機構(gòu)造、無人機系統(tǒng)組成、無人機飛行原理、無人機飛行性能、航空氣象、無人機任務(wù)規(guī)劃、無人機飛行管理。全書力求寬而不深,內(nèi)容淺顯易懂,側(cè)重基本概念、基本原理,適用于無人機相關(guān)專業(yè)低年級學(xué)生。
本書由朱爽擔(dān)任主編,趙小平、梁治華擔(dān)任副主編,張錦水、馬衛(wèi)峰、鄭闊、桂維振、邱亞輝、鄭佳榮、喻靜、劉彥君、劉俞含、占文峰參編。參編單位有北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、北京師范大學(xué)、北京艾爾思時代科技有限公司、航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司等。
在本書編寫過程中,參考了國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料及相關(guān)院校的有關(guān)教材,在此謹(jǐn)對原作者表示感謝。
本書涉及多個領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù),鑒于編者水平有限,書中不當(dāng)之處懇請讀者批評指正。
編 者
2023年5月
第1章 無人機概述 1
1.1 無人機的相關(guān)概念 1
1.1.1 無人機的定義 1
1.1.2 無人機的特點 3
1.2 無人機的分類 4
1.2.1 按飛行平臺構(gòu)型分類 4
1.2.2 按飛行性能分類 7
1.2.3 按民用無人機駕駛員管理規(guī)定分類 8
1.2.4 按應(yīng)用領(lǐng)域分類 8
1.2.5 按運行風(fēng)險分類 10
1.3 無人機的發(fā)展及趨勢 11
1.3.1 國外無人機的發(fā)展 11
1.3.2 我國無人機的發(fā)展 13
1.3.3 無人機的發(fā)展趨勢 16
第2章 無人機構(gòu)造 20
2.1 固定翼無人機構(gòu)造 20
2.1.1 固定翼無人機的氣動布局 21
2.1.2 固定翼無人機機翼的構(gòu)造 23
2.1.3 固定翼無人機機身的構(gòu)造 29
2.1.4 固定翼無人機起落架的構(gòu)造 32
2.1.5 固定翼無人機尾翼的構(gòu)造 35
2.2 無人直升機構(gòu)造 35
2.2.1 無人直升機的氣動布局 35
2.2.2 無人直升機機身的構(gòu)造 37
2.2.3 無人直升機主旋翼的構(gòu)造 39
2.2.4 無人直升機操縱系統(tǒng)的構(gòu)造 42
2.2.5 無人直升機傳動系統(tǒng)的構(gòu)造 43
2.2.6 無人直升機尾槳的構(gòu)造 44
2.2.7 無人直升機起落架的構(gòu)造 45
2.3 多旋翼無人機構(gòu)造 46
2.3.1 多旋翼無人機的氣動布局 46
2.3.2 多旋翼無人機的結(jié)構(gòu) 48
第3章 無人機系統(tǒng)組成 52
3.1 動力系統(tǒng) 52
3.1.1 油動系統(tǒng) 53
3.1.2 電動系統(tǒng) 59
3.2 飛行控制系統(tǒng) 65
3.2.1 飛控系統(tǒng)的構(gòu)成 65
3.2.2 飛控系統(tǒng)的功能 67
3.2.3 飛控系統(tǒng)的控制方式 67
3.3 通信導(dǎo)航系統(tǒng) 68
3.3.1 無人機通信 68
3.3.2 無人機導(dǎo)航 73
3.4 地面控制站 78
3.4.1 地面站的組成和功能 78
3.4.2 地面站的硬件和軟件 79
3.5 任務(wù)載荷系統(tǒng) 80
3.6 發(fā)射與回收系統(tǒng) 81
3.6.1 發(fā)射系統(tǒng) 81
3.6.2 回收系統(tǒng) 84
第4章 無人機飛行原理 89
4.1 空氣動力學(xué)基礎(chǔ) 89
4.1.1 大氣環(huán)境 89
4.1.2 流體流動的基本規(guī)律 93
4.2 固定翼無人機飛行原理 95
4.2.1 升力 95
4.2.2 阻力 104
4.2.3 升阻比 109
4.2.4 拉力 110
4.2.5 平衡 114
4.2.6 穩(wěn)定性 116
4.2.7 運動與操縱性 120
4.3 無人直升機飛行原理 121
4.3.1 升力 121
4.3.2 旋翼運動 122
4.3.3 穩(wěn)定性 124
4.3.4 操縱性 125
4.4 多旋翼無人機飛行原理 127
4.4.1 垂直升降運動與懸停 127
4.4.2 俯仰運動 128
4.4.3 滾轉(zhuǎn)運動 129
4.4.4 偏航運動 130
4.4.5 前后運動 130
4.4.6 側(cè)向運動 131
第5章 無人機飛行性能 136
5.1 飛行性能指標(biāo) 136
5.1.1 起飛、著陸性能 136
5.1.2 速度性能 137
5.1.3 高度性能 138
5.1.4 飛行距離性能 139
5.2 機動飛行 140
5.2.1 常規(guī)機動飛行 140
5.2.2 其他機動飛行 140
第6章 航空氣象 144
6.1 飛行環(huán)境 144
6.1.1 大氣成分 144
6.1.2 大氣分布 145
6.2 氣象要素 146
6.2.1 氣溫 146
6.2.2 氣壓 147
6.2.3 濕度 148
6.2.4 降水 149
6.2.5 風(fēng) 150
6.3 氣象環(huán)境對飛行的影響 155
6.3.1 風(fēng)切變對飛行的影響 155
6.3.2 鋒面天氣對飛行的影響 157
6.3.3 氣壓、氣溫、大氣密度對飛行的影響 158
6.3.4 湍流對飛行的影響 159
6.3.5 積冰對飛行的影響 161
6.3.6 云對飛行的影響 163
6.3.7 能見度對飛行的影響 165
第7章 無人機任務(wù)規(guī)劃 171
7.1 無人機任務(wù)規(guī)劃的概念與內(nèi)容 171
7.1.1 無人機任務(wù)規(guī)劃的概念 171
7.1.2 無人機任務(wù)規(guī)劃的內(nèi)容 172
7.2 任務(wù)規(guī)劃的流程 175
7.3 航線規(guī)劃 176
7.3.1 航線規(guī)劃內(nèi)容及功能 176
7.3.2 航線規(guī)劃參數(shù) 176
7.3.3 航線規(guī)劃案例 180
第8章 無人機飛行管理 185
8.1 空中交通管制 185
8.1.1 空中交通管制的內(nèi)涵 185
8.1.2 管制部門 186
8.1.3 管制區(qū)域 186
8.1.4 管制過程 187
8.2 空域與飛行計劃申請 188
8.2.1 空域 188
8.2.2 飛行計劃申請 190
習(xí)題參考答案 194
參考文獻(xiàn) 197