小型无人机总体布置方法研究

唐文斌

（四川 成都 610000）

1 问题分析

根据总体技术方案，某无人机由结构、动力系统、电气系统、飞控系统和任务系统等组成。其中任务系统分为两种不同任务设备，功能不同且对无人机平台的技术要求不同。

经过分析，该型无人机总体布置存在如下布置的难点：

（1）需要考虑兼顾不同任务设备对平台的技术要求。

（2）结构需要避让运动机构的活动范围。

（3）舱内空间，机身截面形状异形，空间利用率不太理想。

（4）静安定裕度要求较高，远大于常规布局飞机的要求，因此重心要求特别靠前。

总体布置工作需要协调各系统成品外形、尺寸、安装位置以及对结构方案做适应性调整，满足上述系统各设备的技术要求并满足飞行对无人机配平的需求。

2 方法研究

2.1 布置原则

布置原则是确保总体布置满足总体技术方案的一个重要手段。在布置工作中，根据以往经验以及具体情况，总结提炼了如下5条原则。

（1）模块化原则

针对设计中遇到的一个机型两种状态以及机身截面形状异形等问题，应采取模块化设计原则予以解决。即分别根据两种不同任务设备的重量重心以及外形特点出发，提出无人机其它系统的重心布置要求，以满足全机重心要求。通过协同设计，将结构及其它各系统的机械接口统一化，使不同架次的无人机在装载不同任务设备时的重心均能在重心使用范围之内，也能较好的满足对机身截面异形的适应要求。

（2）干涉原则

在布置原则中，干涉是在布置中需要做的第一项检查。从方法上，当设备与蒙皮等发生干涉时，考虑用整流鼓包的方式对外形进行修形，但势必会对飞机升阻比造成影响。因此在出现干涉时，应优先调整设备的位置而不是对外形做修形处理。

（3）重心平衡原则

飞机对静安定裕度要求较高，全机重心应尽可能靠前。在不影响任务载荷工作的前提下，使较重的设备尽可能的靠前布置，余下重量较轻或体积较小的设备可考虑采用见缝插针的方式填补剩余空间。

（4）结构优化原则

在小型无人机设计中，利用机身结构，一物多用。各相关专业相互协调，使相邻设备直接安装到两者间的结构零件上，可以节约有限的重量指标。即减少了装机零件的数量，还间接减少了安装所需要的标准件等。

（5）就近原则

就近原则是对电磁兼容、电缆布线、安装/维护等方面的一种综合考虑。将同一系统设备靠近布置，在一定程度上能减小干扰。相对集中的布置，便于设备之间电缆的连接并缩短电缆长度，减少信号在传输过程中受到的干扰并减轻电缆重量，也便于设备的维护和装卸。

2.2 布置流程

总体布置方式方法可以是灵活多样，不拘一格的。在具有较强的主观性的同时，总体布置的过程仍应按照一定的程序，确保方案满足设计指标要求并满足项目进度。在设计过程中，我们制定了一个工作流程，规范设计方案，见图1。

3 布置结果

采用上述布置原则、工作流程后，该型无人机设计各个阶段重量重心计算报告表明，总体布置工作均达到了预期目标：

（1）在机身空间紧张、静安定裕度要求高的情况下，实现了设备的布置；

（2）重心平衡满足飞行要求；

（3）机身外形未出现鼓包的情况；

（4）结构方案顺利达到了指标要求；

经试制批数架次维护、使用等多方面验证，各成品满足装卸/维护的需求，保证了研制工作顺利进行。

4 改进方向

在今后的工作中，可以通过经验积累，对相关因素进行统计分析，以加权系数的方法来打分评判，量化在布置过程中对设备安装位置的排序，科学有效的进行总体布置工作。

结论

在总体布置过程中，特别是对小型无人机，因为飞机小，对各种布置方案尤为敏感。在布置工作中更应做到精细化的工作。同时，应结合具体机型的设计思想和总体技术方案等对已有的布置原则进行选择，因地制宜的进行增删。

①杨景佐，曹名.飞机总体设计[M].航空工业出版社，1991.