无人机可调重心机架研究

2022-11-21李昂王陆峰郝大伟杨金玉赵文博

中国设备工程 2022年19期

李昂，王陆峰，郝大伟，杨金玉，赵文博

（内蒙古赤峰市内蒙古交通职业技术学院，内蒙古赤峰 024005）

无人机是一种不需要人去驾驶的飞行器，具有较好的服务能力。当前社会，无人机主要用于航拍等领域，具有较好的利用价值。但是，不可否认的是，无人机还可以用于工业、农业，甚至是军事等领域，都有较好的利用价值。在实际应用中，为了保证无人机的应用能力，需要无人机具备重心可调的能力，从而使得无人机能够适应不同的荷载，进而保证焐热及正常运行平稳，确保无人机的可靠性。基于此，本文对无人机可调重心进行研究，分析无人机可调重心的相应内容，再对无人机的机架设计进行简单阐述，确保无人机能够满足实际应用的基本需求，提高无人机的服务能力。

1 无人机的相关概述

1.1 概念

与传统的有人驾驶飞机相比，无人机可以使用的范围更为广阔，应用价值更为理想。尤其是一些肮脏和危险的工作，无人机都能胜任，并且能够得到较好的服务价值。同时，无人机还可以分为军事和民用两种，民用无人机，一般以玩具航拍器材等为主，这是被人们所熟知的应用方式。但是不可否认，无人机在运输、救援、野生动物观察、传染病监控和测绘、摄影等领域，都有较好的应用价值，不仅能够实现对各种信息的拍摄，还能准时的完成任务，从而满足相关行业的基本需求。

1.2 无人机的关键技术分析

为了实现无人机的合理运用，在无人机应用时，需要合理的对相应的关键技术进行利用，从而发挥无人机的功能性和可靠性，确保无人机能够发挥相应的价值。实际上无人机在应用时，相应的关键技术包括以下几个方面。

（1）飞行操控技术。为了保证无人机在实际的服务中，发挥相应的功能，所以要求，无人机的飞控系统发挥相应的功能，这部分直接影响无人机飞行质量，确保无人机能够顺利完成既定的任务，但是，如果无人机没有合理的对飞行操控技术进行应用，就会影响无人机的任务实现。无人机服务中，有PID操纵、鲁棒操纵、动态逆操纵和反步操纵甚至是滑膜变结构操纵等。这些操纵技术的合理运用，就保证了无人机在飞行阶段，保持较好的飞行姿态，从而满足无人机的相应使用需求。

（2）无人机结构设计技术。为了发挥无人机的性能和服务能力，需要在无人机设计时，做好无人机结构的控制，确保无人机结构设计的合理，从而保证无人机的服务能力。结构设计有相应的特点，包括：①安全阈值相对较低。由于无人机不考虑驾驶员的安全系数，所以对于安全阈值的要求就相对较低。同时，结构的设计上，就缺少了连接件、紧固件等从而保证无人机在飞行时，保持较好的力学性质，进而保证无人机的安全。②无人机结构设计具有模块化和整体化的特点，通过合理的结构设计，将无人机的相应结构进行整合，如此，有效节省了无人机的空间，确保无人机在实际的服务中，能够取得较好的服务能力。③无人机的荷载仓设计的比重相对较大，从而保证无人机在实际的服务中，能取得较好的服务性能。

（3）数据链技术。实际的无人机工作中，需要上行和下行线路的配合，上行链路在工作中，主要负责地面站到无人机遥控指令收发。而下行链路在工作中，主要负责无人机地面站遥测的数据、视频图像等的收发。从而满足实际应用的基本需求。另外。该项技术的合理运用，能够满足无人机相应操作的基本需求，全面提升无人机的服务能力。

（4）动力系统技术。所谓动力系统技术，是实现无人机飞行的基础技术，只有保证动力充足，无人机才能源源不断的保持飞行，从而满足相应的要求，确保无人机的服务能力，降低外界因素给无人机带来的影响，保证无人机的性能。其中，无人机的动力系统技术包括活塞式发动机、涡轮式发动机、转子式发动机等的，这些动力系统技术，都是保持无人机性能发挥的基础。

2 无人机可调重心机架的相应分析

2.1 机架

无人机的机架是无人机的基础部分，主要起到支撑或容纳零件、部件的零件就被称之为计价，结合无人机的实际情况，可以发现，机架是无人机正常运行的基础，包括底座、机体和床身立柱、箱体以及平台基础等零件的系统。

由此可见，无人机在实际的设计中，必须组好机架的设计，如果机架设计存在问题，无人机在实际的服务中，也容易出现各类问题，最常见的问题就是无人机的机架材料选择不合理，导致无人机机架的强度不够，所以，无人机在实际的服务中，出现解体的问题，这样就严重影响无人机的服务能力，不利无人机的合理运用。

2.2 设计原则

为了满足无人机的使用需求，在无人机机架的设计中，需要注意相应原则遵循，确保原则的合理运用，保证无人机在实际的服务中，能够起到相应的作用。

《倚天屠龙记》的故事由谢逊为了向成昆复仇，大杀四方，抢得屠龙刀为始，由谢逊重伤成昆后决定皈依佛门为终。曾经的谢逊深陷仇恨的泥潭，满手鲜血，虽是自由之身，却也从未自由。而多年后的谢逊在少林寺中听经悟道，废去一身功力出家为僧，从此不再自由，也终于得到了自由。

（1）刚度原则。刚度原则是要求无人机的机架具有一定的刚度。刚度不仅决定了产品的精度，还给产品的使用带来了影响。

要求无人机的机架在实际的使用中，具有相应的刚度。避免使用中，无人机受到气流冲击，就出现裂缝等问题，要求无人机的机架具有相应的性能。

（2）强度。强度是评定机架载重性能的基础标准。机架的强度应该结合无人机在运行中，所能承载的最大强度。如此一来，能够避免无人机工作期间，出现载重导致无人机机架出现损坏的情况。可以确保无人机的服务性能。同时，刚度和强度都是机架设计中需要考虑的内容，只有保证了无人机机架的刚度和强度，才能确保机架具有相应的服务能力，才能满足无人机在实际使用中的相应性能。

（3）稳定性。机架设计中，需要考虑机架的稳定性，如果机架受压结构及受压弯结构都有失稳的问题就会导致无人机在服务中，无法达到相应的服务性能。同时无人机机架结构中，部分结构是薄壁的腹式形态，这样会给无人机的稳定性带来影响。保证无人机结构的稳定性高对无人机的正常使用，有十分积极的作用。

（4）重量轻，成本低。要求无人机材料具有较轻的重量，同时，还要保证材料的造价相对较低，这样一来，就能保证无人机的机架的合理性，才能确保无人机的服务性能。进而进一步提升无人机的利用价值。除此之外，还要求机架具有便于安装，耐磨性好，机械加工性能良好，造型好等特点。

2.3 可调重心的意义

无人机在实际服务中，容易遇到大载重的物体，这种情况，大载重物体的重量，不仅给无人机的动力带来影响，还给无人机正常运行带来影响，所以要求无人机，通过改变重心的方式，实现对大载重物体的承载，确保无人机性能。

2.4 可调重心无人机机架的设计

为了发挥无人机的可调重心能力，需要结合实际情况，对可调重心的机架进行设计，从而促使无人机能够满足实际使用的需求。

采取机架三层设计方式，促使机架包括上层、中层和下层，其中，上层是由4个上层支架连接块和支撑连接杆连接的，下层机架与支撑的连接块和支撑连接杆相连接。而中层，则是由4个中层支撑连接块和中层连接杆连接的。如此一来，就能满足机架的稳定性，促使机架在实际的服务中，能够实现机架的重心调节。

具体设计。为了满足设计的基本需求，需要在设计的基础上，进一步对机架设计进行详细解释，确保机架的合理，从而满足无人机的基本需求，积极提升无人机的服务能力，降低外界因素给无人机的正常运作带来影响。

特征：三层机架构成机架的主体，同时上、中、下3个部分，每个部分都有各自的支撑块和支撑连接杆。如此一来，就能保证机架的稳定。为了保证机架的可控性，在材料的选择时，也要注意机架材料的选择，尽可能选择刚度、强度和可塑性相对较好的材料，从而保证无人机的可用性和载重性。

在X、Y、Z3个轴上的设置，一个下层支撑开有Z方向的阶梯孔，并在其内部设置轴套，下侧则使用螺丝实现与螺杆锁紧环的连接。另外，为了发挥它的性能，在紧缩环的外部设置一个Z轴方向的可调节螺杆端面轴承的，从而保证无人机的性能。另外，再于端面进行设置，加一个Z轴向地调节手轮。Z轴向调节螺杆和下层支撑连接块内轴套。再使得上述的相应内容，相互配合，从而满足实际使用的基本需求，全面提升无人机的稳定性。

为了使得无人机的可靠性得到提升，在无人机上、中、下3层，分别采取，类似下层的设置方式，从而满足实际使用需求，但是值得注意的是，中层的方向为X轴方向，上层为Y轴的方向。

这种连接方式，不仅能够实现无人机的重心调节，还能使得无人机升力旋翼与升和推进旋翼的相互配合，并实现对扭力矩的抵消。从而保证无人机在实际的飞行中，能够保持较好的特性，可以在不同的空速下，实现自动的仰角的调整。从而保证无人机的稳定性，使得无人机在实际的服务中，能够取得较好的性能。

综合上述机架的设计方式，不仅能够实现重心的调节，还能保证无人机的稳定性，使得无人机在实际的服务中，可以取得较好的灵活性，并能够实现重心的有效调节，从而保证无人机的稳定性。