關(guān)于無人機結(jié)構(gòu)設計技術(shù)的討論《免費》

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1、 關(guān)于無人機結(jié)構(gòu)設計技術(shù)的討論 作者：何景武 范曼華 張曉鷗 (北京航空航天大學，北京 100083) 摘要：從無人機同有人機的設計、研制、經(jīng)費及使用維護等多方面出發(fā)，進行對比分析，較為深入地分析了無人機同有人機在結(jié)構(gòu)設計上的差別，分析無人機結(jié)構(gòu)設計的 特點，最后具體地說明了需要加強研究和值得關(guān)注的無人機結(jié)構(gòu)設計技術(shù)。 關(guān)鍵詞：無人機結(jié)構(gòu)設計 一、前言 無人機同民用飛機、軍用飛機等有人機相比，在飛機的使用要求、任務使命等多方面都有所不同，所以，無人機在總體設計、氣動特性要求及結(jié)構(gòu)完整性設計要求等方面同有人機相比有一定的差別。因此，不宜直接將民用、軍用等方面的有人飛機的結(jié)構(gòu)設計思想

2、完全照搬地應用到無人機的結(jié)構(gòu)設計當中，而必須根據(jù)無人機研制的具體要求和特點進行無人機的設計和研制。 當然，無人機同有人機相比也有很多共同的特性，因此，在無人機的研制當中也有必要參考有人機多年的研制經(jīng)驗和成熟的研制技術(shù)。如何把握好無人機同有人機在結(jié)構(gòu)設計上的差別，在滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求的前提下，設計出經(jīng)濟的、合理的無人機結(jié)構(gòu)是當前無人機結(jié)構(gòu)設計中值得關(guān)注的一個問題。 由于沒有駕駛員生理條件的要求，無人機飛行性能的可設計空間非常之大，起飛著陸的方式也可以多種多樣。由此，導致了無人機門類的眾多，各式各樣的無人機，各種用途的無人機相繼問世。由于無人機門類的眾多，使得無人機的分類問題難以給出明確的定義，

3、也使得總結(jié)無人機的研制規(guī)律難度增加。 本文根據(jù)目前已知的國內(nèi)外無人機的研制情況和使用情況，對比有人機來分析無人機的特點。在總結(jié)、分析無人機結(jié)構(gòu)設計、研制及使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，力圖說明一些有關(guān)無人機結(jié)構(gòu)設計的思想、規(guī)律和特點，討論無人機機體結(jié)構(gòu)的設計技術(shù)；同時較為深入地分析無人機同有人機在結(jié)構(gòu)設計上的差別，在此基礎(chǔ)上具體地說明了需要加強研究和值得關(guān)注的無人機結(jié)構(gòu)設計技術(shù)。 本文討論的主要是固定翼類的無人機。 二、無人機的特點分析 據(jù)統(tǒng)計，在有人駕駛的戰(zhàn)斗機上，飛行員的體重占飛機有效載重的15％，與飛行員相關(guān)的救生系統(tǒng)、座艙環(huán)控系統(tǒng)、氧氣冷氣系統(tǒng)和電子支援系統(tǒng)等也占據(jù)了飛機相當部分的重量和研

4、第二屆無人機發(fā)展論壇論文集設計與技術(shù)制經(jīng)費。對于無人機，則不需要這些系統(tǒng)和裝備，或可以適當?shù)剡M行減免。這樣，飛機結(jié)構(gòu)就會省出很多空間，結(jié)構(gòu)的布局和機載設備的安排就可以重新考慮。由于人的生理原因，新型戰(zhàn)斗機的過載一般限制為lOg,而對于無機，其過載可達209或更多，所以，無人機結(jié)構(gòu)在設計時可以根據(jù)需要放寬一些限制，包括：速度、高度、過載、航時等，機動性能也可以進行較大幅度的提高。在無人機上，由于沒有駕駛員，所以也不需要座艙及相關(guān)設備，這樣就可以縮小飛機的外形尺寸。據(jù)計算，性能相同的無人機和有人駕駛飛機相比，尺寸可減小約40％。有人駕駛飛機的價格，隨著社會的發(fā)展成倍的增長。F一22飛機的單價達到了

5、1億美元。至于轟炸機，價格更是驚人了。像B一2隱身轟炸機，它的造價是4．5億美元。而無人機的價格普遍低于有人機，有的降低三分之一，有的可以說是一個數(shù)量級。在飛機的外場使用、維護方面，統(tǒng)計表明，一架戰(zhàn)斗機在其整個壽命期的維護費用是該機購買價格的六倍。而無人機，特別是無人戰(zhàn)斗機，則可以長期保存在倉庫里面，可以在倉庫里放十年或者更長的時間。這樣，使用維護費用可大大減少，據(jù)軍方估計可以減少80％。由于飛機長時間地存放在倉庫里所以飛機使用的頻次較少，這樣飛機使用的重復載荷導致的機體結(jié)構(gòu)的損傷也就大大地降低。在飛行方面，無人機的訓練跟有人機不太一樣。對于有人機，飛行員必須駕駛飛機到空中去飛，飛一次就要幾萬

6、美元，這里包括飛行員保養(yǎng)、各種油料、地勤人員工作、場站管理人員配合等多方面費用。而無人機則不同，操作人員(相當于飛行員)可以在虛擬的座艙里面進行訓練。因為人不在飛機上，“駕駛員”是在操縱鍵盤，這樣，就可以使用虛擬的訓練系統(tǒng)，所以費用大大減少。對于無人機，一個操作員可以同時控制幾架甚至數(shù)十架的無人機，而有人機的駕駛員則不可能在空中一個人開兩架飛機。所以可以減少對飛行員的培養(yǎng)，這個費用也就大大地減少。所以說無人機的使用費用和維護費用是很低的，同時無人機還避免了參戰(zhàn)人員的傷亡。 無人機除了尺寸小、重量輕、速度快等特點外，還具有升限高、價格低、使用簡單、維護方便等優(yōu)點。無人機可以根據(jù)需要采用多種方式

7、進行起飛(發(fā)射)和降落(回收)。由于飛機上沒有駕駛員，無人機可以長時間地進行續(xù)航，少則幾天，多則幾十天；可以超長距離地進行續(xù)航。無人機可以根據(jù)某一軍種的需要研制特殊型號的飛機，即專用無人機；也可以跟據(jù)需要研制出一機多用的機型，以適應戰(zhàn)場變化的需求。隨著高新技術(shù)的發(fā)展與運用，隨著思想觀念的更新，在無人機上安裝大氣層截擊導彈，可截擊在助推段飛行的彈道導彈。在無人機上安裝先進中程窄對空導彈、高速火箭導彈，就可以對敵方飛行器進行空中攔截打擊。無人機攜帶攻擊性武器，還可對縱深之敵和地面目標進行攻擊。目前先進的無人機可以在數(shù)千里之外的地面控制人員的操作下發(fā)射火箭，這就使無人機具有了很強的攻擊性。

8、 雖然無人機與有人機相比，具有價格低廉，機體小，機動靈活，起飛不受限制，無人員傷亡，空勤保障簡單，必要時可與敵同歸于盡等優(yōu)點，但也存在一些弱點和不可靠的地方。經(jīng)驗表明，目前無人駕駛戰(zhàn)機的“綜合素質(zhì)”還不敵那些服役二三十年的有人駕駛戰(zhàn)機。統(tǒng)計表明，每10萬小時飛行時間內(nèi)，有人駕駛戰(zhàn)機墜毀兩次，而無人駕駛的“捕食者”是43次， “全球鷹”是167次。在技術(shù)上，因無飛行員，且機載系統(tǒng)復雜，也給其飛行帶來不便。當出現(xiàn)故障時，無人機本身不能排除故障，也不能作出瞬時調(diào)整，而通常要返回基地，所以較容易發(fā)生摔設計與技術(shù) 第二屆無人機發(fā)展論壇論文集機事故。由于無人機自身攜帶的傳感器少，在很大程度上要依賴于離機的

9、各種傳感器來獲取信息，這就存在著一個大量信息流如何管理的問題。另外，無人機與操縱人員之間的交互作用、協(xié)調(diào)和變化的程度要比有人作戰(zhàn)飛機復雜得多。一方面要求機載設備的智能化程度高，要有安全可靠且冗長的數(shù)據(jù)鏈。另一方面對操縱人員的素質(zhì)要求也很高，操縱人員不僅要監(jiān)控飛機的飛行狀態(tài)，適時改變航向，更重要的是，必須在關(guān)鍵時刻從“控制中心”發(fā)送動作指令，使飛 機能夠?qū)崟r決速地機動或攻擊。在戰(zhàn)術(shù)上，無人機執(zhí)行任務時，無法及時判斷地面真假目標，遇到空中威脅時，不能做到先機制敵或改變航線。雖然實施高空偵察，但有時為了拍攝準確圖像，通常要實施低空偵察飛行，易被地面火器擊中。無人機的飛行速度和航線一般比較固定，即使改

10、變航線，也得進行大角度爬升，這就給敵方提供了有利戰(zhàn)機。另外，與其它飛機機載電子偵察系統(tǒng)一樣，無人機在使用中受天氣、煙霧、偽裝和電子干擾的影響較大，甚至會失去作用。 目前，無人機還不能完全代替有人駕駛飛機，而無人機獨有的性能也是有人駕駛飛機不能替代的。例如，無人機可在核、生、化環(huán)境下執(zhí)行探測任務，可作雷達誘餌和靶機使用。無人機結(jié)構(gòu)形式簡單、造價低、易于研制、便于維護，這些特點也是有人駕駛飛機所無法實現(xiàn)的。因此，無人機發(fā)展的領(lǐng)域主要是針對有人機和衛(wèi)星所難以達到的應用領(lǐng)域。而隨著無人機研制技術(shù)、研制水平及智能化程度的提高，無人機將可以取代部分有人機或衛(wèi)星的應用領(lǐng)域；或?qū)τ腥藱C和衛(wèi)星的應用領(lǐng)域進行補

11、充，更好地完成相應的任務。 三、無人機的結(jié)構(gòu)設計 這里所說的無人機結(jié)構(gòu)主要是指無人機的機身、機翼、尾翼、起落裝置(發(fā)射回收裝置)、操控裝置等各飛機部件及各裝置(系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)部分。前面對無人機特點的討論，說明了無人機同有人機在設計上、使用上及研制要求上的一些差異。正是由于考慮到無人機同有人機的這些差異，使得無人機的結(jié)構(gòu)設計、研制和使用維護等方面具有了其自身的一些特點。對于無人機，由于機上沒有駕駛員，不存在人的生理環(huán)境要求，因此在機體結(jié)構(gòu)的安全要求、結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)的強度剛度要求等方面可作適當?shù)卣{(diào)整，可以把結(jié)構(gòu)設計的較為簡單、輕(方)便和靈巧。同有人機相比，無人機的結(jié)構(gòu)設計、研制及使用有以下一些

12、特點。 1．在無人機結(jié)構(gòu)設計要求上同有人機的主要差異表現(xiàn)在安全系數(shù)的選取、安全裕度的控制以及總體設計參數(shù)的確定。由于無人機上不需要安置座艙及其相應的設備，飛機的主體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)飛機的外形及強度、剛度的需要，盡量地使用簡捷的結(jié)構(gòu)形狀和明確的傳力特征。由于各種管路、油路、氣路及電纜等相對較少，且傳遞路線較為直接，所以，結(jié)構(gòu)件上的各種開口、開槽也就相對較少。因此，無人機的結(jié)構(gòu)分析計算的準確性相對較好。目前的無人機多數(shù)為偵察、監(jiān)視、通信類無人機，屬于低速飛機或亞聲速飛機，所謂高速無人機一般也是指高亞聲速的無人機；再考慮到無人機的使用方式比較規(guī)范，機動情況相對較少，所以，無人機的載荷情況和載荷大小可以

13、相對確定的較為準確。另外，由于無人機結(jié)構(gòu)相對簡捷，零部件的外形較為規(guī)范，．這樣也給零部件的工藝設計及機械加工帶來了一些方便，可以較好地保證零部件的生產(chǎn)質(zhì)量。總體來說，在無人機結(jié)構(gòu)的設計當中，可確定的因素較多，各種因素對結(jié)構(gòu)的影響相對更加明確，所以，無人機結(jié)構(gòu)設計的安全系數(shù)完全可以取得低一些。綜合以上諸多因素的考慮，無人機結(jié)構(gòu)設計中各種安全系數(shù)的取值普遍要比有人機低一些。對于一般的載荷情況，有人機通常取1．5，而無人機通常可以取到1．2～1．3或更低一些。無人機應按使用載荷進行設計。至于安全裕度，有人機由于結(jié)構(gòu)的復雜性、載荷的復雜性及使用的復雜性，導致飛機結(jié)構(gòu)安全裕度的分散性較大，結(jié)構(gòu)的個別地方

14、強度裕度很緊張，而有些部位強度裕度卻很大。對于無人機來說，由于結(jié)構(gòu)相對簡捷，傳力形式較為明了，零部件外形較為規(guī)則，所以設計時對結(jié)構(gòu)的各方面的裕度儲備較容易控制，減少了結(jié)構(gòu)安全裕度的分散性，從而可以更有效地發(fā)揮各部分結(jié)構(gòu)件的效能和功能，減輕結(jié)構(gòu)重量。通常，對于無人機的大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)件的強度裕度可以控制在0．10，---0．15以內(nèi)；復合材料結(jié)構(gòu)件的強度裕度可以控制在0．20以內(nèi)。當然，如果考慮到型號以后的改型和發(fā)展，也可以在結(jié)構(gòu)設計時預留較多的強度裕度儲備。影響無人機結(jié)構(gòu)設計的總體參數(shù)很多，而關(guān)系較大的莫過于飛機的飛行速度、發(fā)射速度、著陸速度(回收降落速度)、飛行高度和過載。由于無人機上不需要駕

15、駛員，所以影響結(jié)構(gòu)設計的總體參數(shù)主要是根據(jù)無人機的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求來決定。由此，無人機結(jié)構(gòu)的可設計范圍大大超出了有人機的設計范圍。當然，如果要設計超常規(guī)性能的無人機，也會增加了一些無人機結(jié)構(gòu)的設計難度。 2．無人機的結(jié)構(gòu)設計為了突出其簡捷的特征，可以把幾個零部件設計成為一個整體結(jié)構(gòu)。這樣可以減少結(jié)構(gòu)的連接件、緊固件，從而減輕結(jié)構(gòu)重量，減少結(jié)構(gòu)應力集中區(qū)域的個數(shù)，從而也就減少了機體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵危險部位的個數(shù)，簡化了機體結(jié)構(gòu)的維護和修理。采用整體結(jié)構(gòu)設計技術(shù)，還可以保證結(jié)構(gòu)強度、剛度特性的連續(xù)性，簡化飛機的傳力關(guān)系，易于對結(jié)構(gòu)設計進行調(diào)整和改進，易于實施一些先進的結(jié)構(gòu)設計技術(shù)，從而可以更精確地進行結(jié)構(gòu)

16、設計。從無人機的特點出發(fā)，采用整體結(jié)構(gòu)件設計技術(shù)，減少零部件的設計思想是完全可行的。對于有人機來說，必須構(gòu)架出一個(或多個)駕駛艙，而駕駛艙又必須在飛機的頭部(前機身)，以保證飛行員的正常視線。這樣，機身結(jié)構(gòu)的連續(xù)性遭到破壞，從而不得不設計出更多的結(jié)構(gòu)件并加以復雜的連接將結(jié)構(gòu)連為一體。由于駕駛員生理需要，必須對飛機的駕駛艙進行環(huán)境調(diào)控：有些飛機還需要設計一套救生系統(tǒng)。同時，由于飛行員的駕駛艙是飛機的控制中心，飛機上的不同部位的各種設備和各種操作及控制都必須通過各種管路、油路、電纜、機械操縱或傳動裝置，穿過飛機結(jié)構(gòu)連接到駕駛艙。這樣，就給飛機整體結(jié)構(gòu)的設計帶來了很多麻煩，難以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的組合和分

17、割。而無人機則不～樣，無人機的控制中心是飛控計算機，無人機上的各種設備和各種操作及控制都是電傳控制，只需要電纜連接即可，這樣就給結(jié)構(gòu)設計提供了很多方便，較容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的組合和分割。所以，對于無人機的結(jié)構(gòu)設計來說，完全可以根據(jù)需要采用組合式結(jié)構(gòu)件、插入式零部件的設計。因此，考慮到無人機的實際特點，在無人機的結(jié)構(gòu)設計當中，應盡量采用組合式結(jié)構(gòu)件、插入式零部件，突出結(jié)構(gòu)件的互換性，這樣較方便于飛機的維護和修理，提高飛機可靠性，縮短發(fā)射(起飛)準備時間。對于傘降回收等形式回收的無人機，有些零部件應設計的較脆弱，以便吸收機體著陸時的撞擊能量，減少機體結(jié)構(gòu)和機載設備的損傷。 3．無人機的任務載荷能力是

18、無人機整體性能的一個重要指標，因此，在任務載荷艙的設計時，應盡量提高任務載荷的能力和互換性，以便無人機有能力裝載不同的任務設備，執(zhí)行不同的飛行任務。 4．目前的無人機多數(shù)為偵察、監(jiān)視、通信類無人機，為了提高無人機的生存能力，應強調(diào)使用隱身構(gòu)型和布局，也可以考慮大面積甚至全機機體使用雷達吸波材料。 無人機的結(jié)構(gòu)設計應大量使用先進的復合材料，如碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料、蜂窩夾層復合材料等。目前復合材料在無人機設計領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用，成為無人機設計的主要結(jié)構(gòu)性材料。復合材料的應用對飛機結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化已經(jīng)起到了至關(guān)重要的作用。和傳統(tǒng)金屬材料相比較，復合材料具有比強度和比剛度

19、高、熱膨脹系數(shù)小、抗疲勞能力和抗振能力強的特點，將它應用于無人機結(jié)構(gòu)中可以減重25％，--30％。同時復合材料本身具有可設計性，在不改變結(jié)構(gòu)重量的情況下，可根據(jù)飛機的強度剛度要求進行優(yōu)化設計。目前的研究、應用表明，使用優(yōu)化技術(shù)對復合材料部件進行設計，可以在飛機的結(jié)構(gòu)、氣動和控制性能等方面提供較大的裕度；而且可以利用復合材料的剛度方向性和耦合效應對復合材料結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，使無人機結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生有利的彈性變形，從而改善無人機的設計性能。如美國比例復合材料公司研制的高空長航時無人機“普洛透斯”(Proteus)全部采用了復合材料結(jié)構(gòu)。通常無人機的機翼、尾翼及各種天線罩、護板、蒙皮等結(jié)構(gòu)件大量

20、地使用復合材料，而機身、起落架等結(jié)構(gòu)件的復合材料的使用量相對較少。另外，在中小型無人機上，木質(zhì)材料、輕型塑料、塑料薄膜等非金屬材料也得到了大量的使用。 5．大展弦比機翼能產(chǎn)生較大的升力，有利于增大航程和延長續(xù)航時間。因此在長航時一類的無人機結(jié)構(gòu)設計中，均采用大展弦比機翼(通常展弦比大于5的機翼)構(gòu)型，如美國的長航時無人機“全球鷹"(Global Hawk)和“暗星”(Dark Star)的展弦比分別達到了25和14．83。大展弦比機翼具有大柔性的特點，而顯著的結(jié)構(gòu)柔性效應與無人機的氣動彈性特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、氣動伺服彈性及突風響應等方面有著十分密切的關(guān)系。因此，在大展弦比機翼結(jié)構(gòu)的設計中，必須

21、重視結(jié)構(gòu)的剛度設計，注意結(jié)構(gòu)剛度特性與各種結(jié)構(gòu)響應的關(guān)系，注意提高結(jié)構(gòu)的局部剛度和整體剛度。由于采用了高強度的復合材料，大展弦比機翼結(jié)構(gòu)的強度設計通常較容易保證。 6．無人機設計出來以后，馬上就進入工程研制階段。在這一階段中，要進行各個結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)加工制造，還要進行和結(jié)構(gòu)有關(guān)的各種地面試驗。無人機結(jié)構(gòu)件的加工制造，對于金屬結(jié)構(gòu)來說，沒有什么特別之處；對于復合材料結(jié)構(gòu)件的加工制造，則要特別加以注意。復合材料結(jié)構(gòu)件的設計、工藝、加工及最后的成型，實際上是個一體化的過程。在結(jié)構(gòu)件的設計之初，結(jié)構(gòu)設計人員與工藝技術(shù)人員就必須緊密地配合。以碳纖維復合材料層合板結(jié)構(gòu)件為例，就必須在結(jié)構(gòu)設計之初，給出明確

22、的工藝要求，包括模具的設計、鋪層的方式、零件之間的聯(lián)接方式；是采用高溫成型還是低溫成型，是采用一次成型還是二次膠接成型；如何控制結(jié)構(gòu)件的重量，如何對結(jié)構(gòu)件進行檢驗等。這些問題都必須在發(fā)圖之前加以確定。研制階段結(jié)構(gòu)件的地面試驗通常是指材料特性試驗、結(jié)構(gòu)剛度試驗、結(jié)構(gòu)強度試驗、地面振動試驗、地面顫振風洞試驗等。對于無人機來說，通常并不需要全面地進行各項地面研制試驗，可根據(jù)所研制的無人機的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，有選擇地進行部分試驗。對于中小型無人機，結(jié)構(gòu)的強度剛度特性的校核應以分析計算為主，或輔以一些簡易的地面試驗進行校驗。由于中小型無人機結(jié)構(gòu)簡單，使用方式和使用要求非常明確，結(jié)構(gòu)調(diào)整和更改容易實現(xiàn)，所以，

23、通常依靠經(jīng)驗及一些分析計算即可明確結(jié)構(gòu)的強度、剛度特性，如有問題也可隨時進行更改和調(diào)整。對于大型無人機，其結(jié)構(gòu)的強度和剛度特性，則應在進行分析計算的基礎(chǔ)上，可有選擇地進行一些地面試驗。由于目前的無人機多數(shù)為偵察、監(jiān)視、通信類無人機，實際使用當中，飛行的航線、姿態(tài)、動作、高度、速度等各個方面都是數(shù)字式的控制方式，相對來說比較規(guī)范，所以，無人機的載荷情況和載荷大小可以相對確定的較為準確。再則，無人機的結(jié)構(gòu)相對較為簡捷，結(jié)構(gòu)傳力特性較為明確，所以分析計算的結(jié)果可以較為準確。因此，對于無人機來說，完全可以以較準確的分析計算來代替一些地面試驗，這樣既可以減少研制經(jīng)費、縮短研制周期，又可以保證研制質(zhì)量。

24、 7．前面提到，無人機在使用、維護方面與有人機差別較大。平時，無人機通常是放在倉庫里，一年或多年才使用一次；即使是戰(zhàn)時，無人機的使用頻率也不會太高，遠低于有人機的使用頻率。另外，由于無人機的“綜合素質(zhì)”較差，缺少一定的“智能”，其墜毀的概率較大，被敵方擊毀的可能性也較大。有些無人機還設計有一套自毀裝置，根據(jù)戰(zhàn)場實際情況的需要，為避免飛機落入敵方手里，迫不得已時啟動無人機的自毀裝置，將飛機炸毀。有些無人機還要設計成具有導彈的功能，在執(zhí)行任務中，如確認已經(jīng)無法進行回收時，則指示無人機與敵方武器裝備(空中或地面的)同歸于盡。據(jù)了解，實際上服役的無人機，很少是用壞的，即由于周期性的疲勞載荷使結(jié)構(gòu)發(fā)生破

25、壞，多數(shù)是由于其他原因而損壞。比如，在長時間的停放過程中，沒有進行很好的維護、保養(yǎng)或規(guī)定的維護，保養(yǎng)方案(大綱)存在問題；在執(zhí)行任務中，被敵方擊落；或由于操作不當，或由于控制系統(tǒng)問題導致飛機墜毀等。因此，無人機在使用上與有人機相比，應該說有較大的差別。 根據(jù)無人機的這些使用特點和實際使用中可能出現(xiàn)的情況，在無人機的結(jié)構(gòu)設計中就要考慮這些問題。與此相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性包括結(jié)構(gòu)的抗墜毀性能，結(jié)構(gòu)的疲勞強度特性，結(jié)構(gòu)的使用壽命問題等等。 在無人機的結(jié)構(gòu)設計中，就要考慮結(jié)構(gòu)的抗墜毀能力，或提高結(jié)構(gòu)防止產(chǎn)生墜毀現(xiàn)象的能力。比如在飛機上加裝具有一定智能(或地面可控)的傘降機構(gòu)，當由于某種原因?qū)е聼o人機將要發(fā)

26、生墜毀現(xiàn)象時，無人機能夠及時自動(或被動)地關(guān)閉發(fā)動機，打開降落傘，對飛機進行回收。同時，在無人機結(jié)構(gòu)設計上要安排一些易損零部件或具有減振、吸振特性的零部件，以便吸收機體在著陸、回收時對地面的撞擊能量，減少機體結(jié)構(gòu)和機載設備的損傷。對于要求具有自毀能力，或具有導彈功能的無人機，其高爆炸藥的安放位置要選擇好，以保證其自毀時，能夠?qū)w機上的各種情報信息徹底毀滅。 無人機機體結(jié)構(gòu)的壽命問題是結(jié)構(gòu)設計中必須考慮的。首先在結(jié)構(gòu)的細節(jié)設計時，應注意防止過分的應力集中，減少局部高應力，控制結(jié)構(gòu)的整體應力水平。由于無人機在服役期間，長時間地處于停放狀態(tài)，所以必須著重考慮環(huán)境因素(如高溫、低溫、濕度、鹽霧等)

27、對結(jié)構(gòu)的影響，即無人機的日歷壽命問題。對于飛行載荷和地面載荷組成的無人機使用載荷譜，其各種載荷任務型相對較為規(guī)范，各級載荷在規(guī)定的循環(huán)周期內(nèi)出現(xiàn)的頻次相對較為穩(wěn)定，分散性較小，所以可以較為準確地給出無人機的使用載荷譜(或設計載荷譜)。由于無人機在整個壽命期內(nèi)，使用的頻次不高，而且大多數(shù)無人機在沒有達到全壽命之前即已報廢(如被敵方擊落或使用不當墜毀等)，所以對應于無人機在疲勞載荷下的結(jié)構(gòu)應力可以設計得高一點，完全沒必要按無限壽命或高壽命的方案設計。 在無人機結(jié)構(gòu)的維護、保養(yǎng)方面應給予特別的關(guān)注，設計時要注意結(jié)構(gòu)的開敞性及提高無人機外場的可維護性。對于結(jié)構(gòu)主要承力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位、危險部位的維

28、護、檢查應有明確的要求，確保飛機結(jié)構(gòu)使用的完好性，隨時可以執(zhí)行任務。 四、無人機結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵技術(shù) 根據(jù)對無人機結(jié)構(gòu)設計技術(shù)的討論，總結(jié)多年來無人機結(jié)構(gòu)的研制經(jīng)驗，結(jié)合目前無人機的研制情況以及無人機的發(fā)展趨向，提出目前需要加強研究和值得關(guān)注的無人機結(jié)構(gòu)設計技術(shù)。 (1)機體外形、結(jié)構(gòu)及雷達隱身一體化優(yōu)化設計技術(shù) (2)全復合材料結(jié)構(gòu)或混雜復合材料結(jié)構(gòu)的設計技術(shù) (3)復合材料結(jié)構(gòu)失效的工程判別方法研究 (4)無人機結(jié)構(gòu)設計的安全系數(shù)、安全裕度及許用強度等設計參數(shù)的取值問題研究 (5)從結(jié)構(gòu)特性設計出發(fā)，改善大展弦比機翼的氣動彈性特性的設計技術(shù)研究 (6)以減少零部件數(shù)目為目的的整體結(jié)構(gòu)設計技術(shù) (7)組合式結(jié)構(gòu)件、插入式零部件的結(jié)構(gòu)設計技術(shù) (8)通用任務載荷艙的結(jié)構(gòu)設計技術(shù) (9)抗墜毀結(jié)構(gòu)設計及易損件結(jié)構(gòu)設計技術(shù)，或稱之為具有緩沖性能的結(jié)構(gòu)設計技術(shù) (10)提高或改善結(jié)構(gòu)的局部剛度或整體剛度的設計技術(shù) (11)無人機環(huán)境載荷譜的研究及無人機的結(jié)構(gòu)壽命特性研究 (12)不同類型、不同大小、不同任務特點的無人機地面強度剛度試驗的必要性及選擇性研究 (13)驗證無人機結(jié)構(gòu)特性的飛行試驗的必要性及選擇性研究 (14)無人機結(jié)構(gòu)的防腐蝕特性研究 (15)簡化傳力關(guān)系，提高結(jié)構(gòu)效率的主承力結(jié)構(gòu)的設計研究。暨主承力結(jié)構(gòu)的布局研究。