課題_無人機(jī)制作原理及過程

1、無人機(jī)制作原理及過程今年4月份，由技裝公司自主研制的無人機(jī)“翔雁”首次亮相第 十三屆中國東西部投資與貿(mào)易洽談會，并與國家測繪局簽約合作意向 書。該項目擬投資2000多萬元，分兩個階段實施：第一階段為研制 試驗階段，包括航攝設(shè)備材料購置、航攝系統(tǒng)研究開發(fā)、無人機(jī)平臺 完善和試飛，以及相關(guān)技術(shù)及配套軟件開發(fā)研究投入； 第二階段為推 廣階段，建立“翔雁”無人機(jī)及航攝設(shè)備生產(chǎn)線， 擬訂無人機(jī)航攝系 統(tǒng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，在全國范圍內(nèi)推廣。此前，“翔雁”無人機(jī)已完成8個起落的飛行試驗驗證，飛行平 衡，地面視頻圖像清晰完整，能按程序完成各項任務(wù)。這充分證明，“翔雁”無人機(jī)已跨入自主飛行的無人機(jī)行列。那么，“翔雁”到

2、底是一種什么樣的機(jī)型，有什么功用呢？據(jù)技裝公司副總經(jīng)理王俊介紹，“翔雁”無人機(jī)長 2。7米，翼 展4米，可以每小時110公里的速度進(jìn)行大于15小時的巡航，采用 菱形聯(lián)結(jié)翼氣動外形、前三點式起落架、發(fā)動機(jī)后推式布局，機(jī)身、 機(jī)翼、起落架均可拆卸和組裝?！跋柩恪崩煤娇罩圃旃に嚰夹g(shù)，采用全新的氣動外形、模塊化 的任務(wù)系統(tǒng)、領(lǐng)先的飛行控制系統(tǒng)，形成自主飛行的能力，給它加載 不同的任務(wù)系統(tǒng)就可以完成特定的任務(wù)。 她可以用作氣象探測、人工 降雨、航空遙感、城市治安巡邏等多用途民用無人機(jī)平臺，也可完成 可執(zhí)行目標(biāo)指示、電子干擾、信號中繼、戰(zhàn)場偵察預(yù)警、戰(zhàn)場評估、 通信中斷、空中監(jiān)控、邊境巡邏等軍事任務(wù)。當(dāng)

3、今，許多國家、機(jī)構(gòu)對無人機(jī)研制和發(fā)展熱情高漲，已研制出 了 50多種無人機(jī)，有55個國家軍隊裝備了無人機(jī)。美國僅裝備軍 隊的就有“全球鷹”、“暗星”、“獵人”等十幾個型號，波音公司 是美國的主要無人機(jī)制造商之一。由中國自主設(shè)計制造的長空一號、長空二號、無偵五、無偵九和 ASN-206無人機(jī)正在服役，領(lǐng)先國內(nèi)外水平的“暗箭”攻擊型無人 機(jī)正處于設(shè)計定型階段。面對競爭激烈的無人機(jī)市場，“翔雁”無人機(jī)此時“展翅”是否 為時已晚？“暗箭”無人機(jī)何以進(jìn)軍無人機(jī)市場技裝公司經(jīng)營管理處處長王從福介紹， 首先，“翔雁”無人機(jī)的 低成本，為研發(fā)提供了可能。它不需要氧氣、空調(diào)、增壓、彈射座椅 等座艙設(shè)備，降低了成

4、本和重量；不需要生命保障系統(tǒng)，可以適應(yīng)更 為惡劣的飛行環(huán)境，提高了飛機(jī)的氣動性能和隱身性能； 使用維護(hù)簡 單，操作員只需在地面進(jìn)行訓(xùn)練；根據(jù)需求，還可加載不同的任務(wù)系 統(tǒng)。其次，電子技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和航空技術(shù)的高速發(fā)展， 為無人機(jī)的研發(fā)提供了良好平臺。遠(yuǎn)程遙控、雙向數(shù)據(jù)高速傳遞、電 子集成、高精度光學(xué)技術(shù)、裝備等都可應(yīng)用到無人機(jī)的研發(fā)。新翼型 和輕型材料增加了無人機(jī)的續(xù)航時間；自動駕駛儀使無人機(jī)按設(shè)定程 序飛往盤旋點；竊聽裝置、穿透樹葉的雷達(dá)及高級光學(xué)設(shè)備等，都可 以被安裝到無人機(jī)上，進(jìn)一步提高了無人機(jī)的性能。新一代無人機(jī)可 從地面車輛、艦船、航空器和衛(wèi)星等發(fā)射和回收，還可以通過計算機(jī)

5、 檢驗它的程序并根據(jù)需要改變它的航向。正因為無人機(jī)具有成本低、 研制周期短、用途廣等優(yōu)勢，近年來，越來越多的國家高度關(guān)注無人 機(jī)研發(fā)。技裝公司于2007年3月組建了無人機(jī)研發(fā)試驗室，成立了由設(shè) 計、試驗、管理、制造等方面精干人員組成的專門團(tuán)隊，獨(dú)立自主地 開展設(shè)計、制造、試驗等工作，先后制定了無人機(jī)飛行控制、發(fā)射和 回收等方案。全體參研人員充滿激情，大膽創(chuàng)新，積極探索，勇克難 關(guān)，在9個月時間里先后進(jìn)行了滑跑、平衡、控制信號有效距離、引 導(dǎo)傘拉力、發(fā)動機(jī)推力等試驗。2007年10月完成了模具設(shè)計和制 造任務(wù)，同時完成了概念機(jī)的制造。研制項目剛剛起步，公司董事長、總經(jīng)理白松柏及黨委書記姚建 國非

6、常明確而堅決地給予支持，創(chuàng)造條件，協(xié)調(diào)資源，要求加快研制進(jìn)度，形成產(chǎn)品，盡快投放市場。常務(wù)副總經(jīng)理李廣興、總設(shè)計師歐 陽紹修、總工程師李軍等公司領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)常深入研制現(xiàn)場，聽取匯報，了 解研制情況，解決存在的技術(shù)難點。丁重舜、步恒祚等飛機(jī)設(shè)計資深 專家在研制的各個階段，擠出時間參加該項目的階段性評審， 幫助進(jìn) 行嚴(yán)格的技術(shù)把關(guān)，為無人機(jī)試飛成功奠定了良好基礎(chǔ)。2008年5月2日，該型首架機(jī)在柳林機(jī)場試飛成功，驗證了氣 動外形滿足飛行原理，取得了該型無人機(jī)的階段性成果。9月28日， 第二架機(jī)試飛成功，11月6日又進(jìn)行了第三次試飛，滑跑距離 60 米，空中姿態(tài)平穩(wěn)，操縱靈活。當(dāng)時機(jī)場有 5級大風(fēng)，能穩(wěn)定

7、飛行， 安全降落，驗證了飛機(jī)具有較好的抗測風(fēng)能力。同年 12月份，安裝 自動駕駛儀，加裝視頻傳輸系統(tǒng)，進(jìn)行了地面聯(lián)調(diào)。2009年3月，飛機(jī)達(dá)到自動駕駛飛行狀態(tài)。3月14日至15日，飛機(jī)在陜西鳳翔 機(jī)場進(jìn)行自動駕駛飛行試驗，8個連續(xù)起落，實現(xiàn)了自動控制飛行姿 態(tài)，自動按照設(shè)定的航點飛行，通過無線視頻傳送系統(tǒng)發(fā)回的空中地 面監(jiān)測視頻清晰穩(wěn)定，取得滿意效果。.二1武警部隊使用的手拋式無人機(jī)在2008年6月“尖兵之翼一2008中國無人機(jī)大會”上，代表 公司參展的“翔雁”長航時多用途無人機(jī)和“雷鳥”高速靶機(jī)受到 業(yè)界高度關(guān)注，“雷鳥”造型還被選為本屆會標(biāo)， 成為本屆展覽亮點 之一。雖然無人機(jī)研發(fā)成本低，

8、但它涉及諸多工程技術(shù)領(lǐng)域，僅氣動學(xué) 就是技裝公司全新的領(lǐng)域，還有諸如飛行控制等航空專業(yè)知識也是他 們所不具備的，與傳統(tǒng)的工裝制造具有本質(zhì)的區(qū)別。當(dāng)初，技裝公司 提出要研制無人機(jī)時，有人不屑一顧地說” “技裝公司沒有專業(yè)人員， 他們也能造無人機(jī)？ ”那么，他們究竟靠什么把“翔雁”送上了藍(lán)天？從制造到創(chuàng)造做好一項普通的產(chǎn)品和市場不容易，做好一項高科技產(chǎn)品更不容 易。許多科研實力雄厚的高校，對無人機(jī)的研發(fā)已有多年的歷史，能 首飛成功的寥寥無幾。技裝公司進(jìn)軍無人機(jī)市場，自身的優(yōu)勢并不多， 但他們起步就成功了，原因何在？“窮則思變，變則通，通則靈”。即將獨(dú)立運(yùn)行的技裝公司，是 繼續(xù)沿老路走下去，還是從制

9、造向創(chuàng)造傾斜；是繼續(xù)以制造為主還是 做一個技術(shù)加品牌的公司，這關(guān)系到技裝公司的持續(xù)發(fā)展，也關(guān)系到 陜飛的發(fā)展。這是技裝公司領(lǐng)導(dǎo)不得不面對和深入思考的問題。技裝公司總經(jīng)理高建國介紹，他們的航空產(chǎn)品單一，沒有形成長 期發(fā)展的支柱產(chǎn)品。其產(chǎn)品規(guī)模、研制任務(wù)依賴于陜飛。要想提高適應(yīng)市場能力，經(jīng)濟(jì)總量上規(guī)模，提升應(yīng)變能力和生存能力，時不我待。 找準(zhǔn)切入點，尋求新突破，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開發(fā)支柱新品，勢在必行。 于是，他們決定依靠陜飛產(chǎn)業(yè)化、成本控制、營銷、人才組合和技術(shù) 整合等方面的航空制造優(yōu)勢，圍繞航空產(chǎn)品中心，以市場需求為導(dǎo)向， 向無人機(jī)市場挺進(jìn)。副總經(jīng)理王俊說，技裝公司緊跟國內(nèi)需求，以“蛋變雞”為市場

10、 戰(zhàn)略，以“站在巨人的肩膀上”為高新技術(shù)應(yīng)用戰(zhàn)略，“以低成本高性能”為原則，依靠陜飛設(shè)計制造優(yōu)勢，聯(lián)手高校，網(wǎng)絡(luò)無人機(jī)人才， 決心研制集“高空、高速、長航時、高空防冰”等性能為一體，具備“長航時、多用途”、“用得起、練得起、打得起”的無人機(jī)航空新“暗箭”無人機(jī)理念的創(chuàng)新使技裝公司無人機(jī)研制思路更加廣闊。 技裝公司著眼于“市場需求”，按照技術(shù)、人才等資源采取“拿來主義”、“先研 制再爭取立項”的思路，準(zhǔn)備走一條從“無”到“有”，變“有”為“好”的無人機(jī)發(fā)展之路。無人機(jī)氣動外型由飛機(jī)設(shè)計研究院楊建、馬凱等 8名80后年輕人業(yè)余時間完成，這也得益于“大膽啟用年輕人”的理念。年輕人思 想束縛少，想象豐

11、富，時尚觀念強(qiáng)，有助于無人機(jī)漂亮外形的構(gòu)造。當(dāng)初，技裝公司找到楊健、馬凱這群年輕人，說明了讓他們設(shè)計無人機(jī)的意圖時，他們非常激動，但一時不敢接受。他們想，自己才工作 幾年，根本就沒有接觸過全機(jī)設(shè)計，經(jīng)驗缺乏，怕飛不起來。高建國 通過幾次與這群小伙子交談，打消了他們的顧慮，于是一個小小的研 發(fā)團(tuán)隊就這樣誕生了。小伙子們對全新設(shè)計一架飛機(jī)的整個流程充滿好奇和期待。這群小伙子各自查閱結(jié)構(gòu)、氣動外形、自動控制等資料，多次討論，確定了大的研制方向?！跋柩恪辈捎煤惺揭矸浅Ｒ?guī)氣動布局， 這樣機(jī)翼面積大、升力大，飛機(jī)載重大，適合長航時飛行；雷鳥采用“V”字:尾翼氣動布局，單發(fā)后制發(fā)動機(jī)，時速可達(dá)每小時500公

12、里。隨后， 各自按明確分工，他們開始理論計算、計算機(jī)繪制，討論、修改和完 善方案。對設(shè)計中不同觀點，他們總是聚集在一起，從方方面面、不 同角度爭論，還多次請來運(yùn)八飛機(jī)設(shè)計的老前輩、制造工藝人員，聽 取意見和指導(dǎo)，以保障無人機(jī)制造、安裝的精度和最優(yōu)化。他們往往 在電腦前一坐就是一夜，陪伴他們的是鼠標(biāo)和鍵盤的擊打聲。經(jīng)過一個多月時間的共同努力，全新的數(shù)字化無人機(jī)造型完成了，直接把數(shù)字包發(fā)往制作單位，很快就完成了無人機(jī)實體機(jī)的制造。 由于一些 試驗條件不具備，只有在實際飛行中，才能驗證出氣動外形的缺陷。首飛并未成功，但他們從中看到更多的是希望和成功。在觀看“翔雁” 首飛錄像后，領(lǐng)導(dǎo)、專家提出了十多條

13、改進(jìn)意見和建議。改進(jìn)措施迅 速貫徹，經(jīng)過幾次試飛、改進(jìn)、再試飛，“翔雁”終于可在藍(lán)天自由 飛翔了。善于學(xué)習(xí)和思考的王俊承擔(dān)著“翔雁”起落架的設(shè)計制造。 他以 前是學(xué)汽車專業(yè)的，投入無人機(jī)研制后，他又學(xué)習(xí)了空氣動力學(xué)、 航空微型發(fā)動機(jī)、飛行操縱系統(tǒng)、氣象學(xué)等書籍，這些讓他 對無人機(jī)更加充滿好奇。“翔雁”無人機(jī)滑跑的起降方式，安全性的 五分之四寄予起落架，且起落架的設(shè)計制造沒有經(jīng)驗可借鑒。 經(jīng)過多 次滑跑和試飛，他得到了許多感悟。這讓他把車載后懸掛系統(tǒng)和大型 沖壓床的原理與無人機(jī)相結(jié)合，把“氣液阻尼”原理應(yīng)用到了起落架 的設(shè)計上，將起落架的“交變受力”改變?yōu)椤胺墙蛔兪芰Α?，降落的緩沖有了保障，提高

14、了穩(wěn)定性，這在業(yè)界屬于首創(chuàng)。在 2008年11 月5日試飛中，起落架改進(jìn)理論的正確性得到了驗證。邊干邊學(xué)精益求精無人機(jī)零件生產(chǎn)是一個全新的挑戰(zhàn)， 由第二技術(shù)裝備廠承擔(dān)。雖 然它的加工難度沒有金屬模具高，但所用材料較多，還有部分材料是 從未接觸過的，且價格較貴。采用銀焊連接的組合件，連接處小而封 閉，多在雙曲面，焊接時用力過大，會造成連接處不密封，用力過小，鋰削量不到位，會增加其重量，對焊接技術(shù)要求相當(dāng)高。每個組合件， 還要經(jīng)過單件加工、修研、焊接、粗加工鋰削、精加工鋰修流線、整 體拋光稱重等工序。于是，該廠抽調(diào)專人加工，采取“首件三檢”原 則，單一零件的生產(chǎn)由檢驗人員現(xiàn)場跟蹤， 組合零件的加工

15、還須在多 次劃線定位中控制其空間尺寸，保證全過程受控，生產(chǎn)出最棒的零件。無人機(jī)機(jī)體的制造，由第一技術(shù)裝備廠承擔(dān)。設(shè)計要求減少機(jī)體 重量，提高機(jī)載量并保證強(qiáng)度，應(yīng)用新材料、新工藝是必由之路。工 藝員謝曉亮和副廠長周東宏對機(jī)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了認(rèn)真分析，查閱了大量關(guān)于新材料、新工藝方面的資料，制定出了無人機(jī)機(jī)體制造加工工藝 流程和加工方法，對關(guān)鍵工藝、新材料，制定了試制方案，規(guī)定了各 道工序質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和重量控制要求。機(jī)體的制作主要由青年技師陳軍負(fù)責(zé)。 他組織班組成員仔細(xì)消化 工藝規(guī)程，及時與工藝人員溝通，解決制做過程中的難題。在制作蒙 皮時，為保證蒙皮足夠強(qiáng)度并控制其重量，他們對不同的玻璃布厚度、 層數(shù)、敷層方向及含膠量做了大量試驗，最終將蒙皮厚度控制在均勻 1mm范圍內(nèi)，滿足了技術(shù)要求。在制做內(nèi)部結(jié)構(gòu)件時，他們將各框 緣、長絢、梁、肋等部件修配后再組裝，使其與蒙皮貼合間隙最小， 以控制用膠量，減小了機(jī)體裝配變形并達(dá)到減重效果。在制做油箱時, 為防止其滲油，他們與工藝人員一塊協(xié)商，并向有經(jīng)驗的老師傅請教， 通過反復(fù)試制，難關(guān)終被攻克。在整機(jī)重量控制方面，為滿足使用要 求，他們將每一部件稱重并記錄，并嚴(yán)格控制用膠量，匯總重