本書由易到難、由簡到繁、循序漸進(jìn)，從專業(yè)的角度為讀者展示微小飛機(jī)的設(shè)計、制作方法。本書分為初級篇和高級篇兩部分，其中，初級篇為微小飛機(jī)的設(shè)計與制作，內(nèi)容包括 3D打印微小飛機(jī)、微小飛機(jī)動力測定、升力與阻力的確定、微小飛機(jī)性能分析、微小飛機(jī)的設(shè)計與制作技巧、電磁舵機(jī)的選購與制作、超級電容自由飛飛機(jī)及卡通生肖電動平板機(jī)的設(shè)計與制作等；高級篇以某小型無人機(jī)為例，介紹了固定翼無人機(jī)的設(shè)計、制作與試飛等研發(fā)全過程。
本書既可作為高校航空專業(yè)學(xué)生設(shè)計微小飛機(jī)、無人機(jī)，開展微小飛機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué)用書，也可作為航模發(fā)燒友設(shè)計與制作航模的教材，還可作為相關(guān)無人機(jī)企業(yè)研發(fā)固定翼無人機(jī)的參考書。
作者：
作者沈海軍博士，是同濟(jì)大學(xué)教授，全國航空航天類教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，同濟(jì)大學(xué)飛行器工程研究所所長，主要研究飛機(jī)設(shè)計、疲勞斷裂、納米力學(xué)等。書中的所有實(shí)例都是沈教授上課是親自指導(dǎo)制作過的，具有很強(qiáng)的可復(fù)制性。
孫延波和李漢東，高級工程師，分別為深圳博爾創(chuàng)意文化發(fā)展有限公司董事長和總經(jīng)理，長期小飛機(jī)和航模設(shè)計制作，具有豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)歷，并熱心于國防科普教育，取得了令業(yè)界矚目的斐然成就。
內(nèi)容先進(jìn)全面：
本書分為初級篇和高級篇。初級篇從當(dāng)前先進(jìn)的3D打印入手，逐步介紹讓新手順利入門；高級篇則是真刀真槍的設(shè)計制作小飛機(jī)，而起設(shè)計方法與真實(shí)飛機(jī)的設(shè)計類似，所用設(shè)計平臺工具也相似。麻雀雖小五臟俱全，設(shè)計制作一架小飛機(jī)，就可得到設(shè)計制作真飛機(jī)的體驗。
用意深遠(yuǎn)：
本書面向具有一定基礎(chǔ)的廣大航空愛好者，目的是讓更多的航空愛好者變?yōu)檎嬲娘w機(jī)設(shè)計師，至少讓他們體驗設(shè)計飛機(jī)制作的樂趣與成就感，掌握飛機(jī)設(shè)計制作的主要流程和基本環(huán)節(jié)。本書將照亮通往飛機(jī)設(shè)計師的道路。
為配合高等航空人才的培養(yǎng),近年來,筆者在對同濟(jì)大學(xué)航空專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)過程中實(shí)施了微小飛機(jī)實(shí)踐的教學(xué)改革。本書就是基于微小飛機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革的成果而撰寫的,目的是將微小飛機(jī)的設(shè)計、制作經(jīng)驗進(jìn)行推廣。
全書內(nèi)容安排如下:首先介紹了微小飛機(jī)實(shí)踐對航空人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)意義、實(shí)施方法,不同的飛機(jī)設(shè)計與制作實(shí)踐的層次,以及微小飛機(jī)實(shí)踐的目的;然后在初級篇:微小飛機(jī)的設(shè)計與制作中闡述了3D 打印微小飛機(jī)、微小飛機(jī)動力測定、升力與阻力的確定、微小飛機(jī)性能分析、微小飛機(jī)的設(shè)計與制作技巧、電磁舵機(jī)的選購與制作、超級電容自由飛飛機(jī)及卡通生肖電動平板機(jī)的設(shè)計與制作等內(nèi)容;最后在高級篇:同舟號無人機(jī)研制中結(jié)合具體無人機(jī)型號,詳細(xì)介紹了該固定翼無人機(jī)的設(shè)計、制作與試飛等研發(fā)全過程。
本書內(nèi)容編寫由簡到繁,注重理論聯(lián)系實(shí)際,通俗易懂;盡量減少飛機(jī)設(shè)計過程中的煩瑣理論公式,突出制作等動手實(shí)踐環(huán)節(jié)。本書由沈海軍執(zhí)筆編寫,孫延波和李漢東負(fù)責(zé)資料搜集和校對工作。
本書既可作為高校航空專業(yè)學(xué)生設(shè)計微小飛機(jī)、無人機(jī),開展微小飛機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué)用書,也可作為航模發(fā)燒友設(shè)計制作航模的教材,還可作為相關(guān)無人機(jī)企業(yè)研發(fā)固定翼無人機(jī)的參考書。
由于筆者水平有限,在編寫過程中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
作 者
2018年4月
沈海軍 博士，同濟(jì)大學(xué)航空與力學(xué)學(xué)院教授，同濟(jì)大學(xué)飛行器工程研究所所長，博士生導(dǎo)師，教育部航空航天教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，《SF Journal of Aviation and Aeronautical Science》《The Open Mechanical Engineering Journal》編委。主要研究方向有飛機(jī)設(shè)計、疲勞斷裂、納米力學(xué)等。承擔(dān)或參加過國家863、國家自然基金、航空基金、上海市自然基金等多個項目。已發(fā)表論文250余篇。出版有《納米藝術(shù)概論》《近空間飛行器》等8部著作。曾獲江蘇省教學(xué)成果二等獎、上海市高校優(yōu)秀教材獎、同濟(jì)大學(xué)教學(xué)成果特等獎等。
孫延波 高級工程師，中國工藝美術(shù)協(xié)會理事，深圳市工藝美術(shù)協(xié)會副監(jiān)事長，深圳市國防教育促進(jìn)會理事，深圳市博爾創(chuàng)意文化發(fā)展有限公司董事長。從事飛機(jī)設(shè)計15年，曾參與多種型號飛機(jī)的設(shè)計、研制工作。國內(nèi)zui早開發(fā)仿真飛機(jī)模型，專攻高端展覽、展示模型，所設(shè)計的模型先后參加珠海航展、巴黎航展等知名展會，入駐軍博航空館、空軍館等，并被《中央電視臺》等媒體報道。開創(chuàng)了國內(nèi)首家民營國防科普教育基地。發(fā)表專業(yè)論文6篇，擁有發(fā)明專利3項，外觀專利19項，榮立國家三等功1項。
李漢東 高級工程師。深圳博爾國防科普基地主任，博爾（深圳）航空航天教育有限公司總經(jīng)理。曾從事飛機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)設(shè)計等方面研究工作。先后參與隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的開發(fā)及某型軍機(jī)的應(yīng)用等科研項目。曾任任職華為電氣、艾默生網(wǎng)絡(luò)能源等公司總監(jiān)，建立了博爾航空教育研究院。參與飛機(jī)設(shè)計手冊《飛機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)設(shè)計》分冊的編寫；先后在《飛機(jī)設(shè)計》等刊物發(fā)表論文13篇；獲航空科技進(jìn)步二等獎一次。
緒論1
初級篇：微小飛機(jī)的設(shè)計與制作第1章3D打印微小飛機(jī)8
1.1簡介8
1.23D打印微小飛機(jī)的原型機(jī)與設(shè)計方案8
1.33D打印微小飛機(jī)的制作過程10
1.43D打印技術(shù)在微小飛機(jī)設(shè)計與制作上的優(yōu)勢與不足13
第2章微小飛機(jī)動力測定15
2.17 mm空心杯減速組/GWS4540槳動力系統(tǒng)15
2.2發(fā)動機(jī)靜拉力（或靜推力）的確定方法16
2.3發(fā)動機(jī)動拉力的測試18
第3章升力與阻力的確定20
3.1飛機(jī)升阻特性的幾個基本概念20
3.2NASA的Tunnel簡易氣動軟件21
3.3某微小飛機(jī)的初步構(gòu)型26
3.4微小飛機(jī)升力和阻力的確定26
第4章微小飛機(jī)性能分析30
4.1飛機(jī)巡航迎角、最大平飛速度與質(zhì)量的控制30
4.2尾容量與機(jī)翼上反角31
4.3飛機(jī)的航時32
第5章微小飛機(jī)的設(shè)計與制作技巧33
5.1常規(guī)布局飛機(jī)中各部件幾何尺寸的大致比例33
5.2微小飛機(jī)發(fā)動機(jī)的選擇33
5.3微小飛機(jī)的選材36
5.4常用膠水的使用36
5.5發(fā)動機(jī)的下拉與右拉37
5.6機(jī)翼上反角37
5.7前拉、腰推、后推發(fā)動機(jī)安裝要點(diǎn)38
5.8重心位置與確定方法38
5.9飛機(jī)的試飛與調(diào)試39
第6章電磁舵機(jī)的選購與制作40
6.1電磁舵機(jī)原理與通電線圈的電磁場40
6.2自制電磁舵機(jī)線圈與磁鐵的選取42
6.3電磁舵機(jī)的選取與制作44
第7章超級電容自由飛飛機(jī)的動力系統(tǒng)48
7.1超級電容自由飛動力系統(tǒng)簡介48
7.2超級電容與空心杯電機(jī)額定電壓的匹配49
7.3超級電容充電性能測試50
7.4電機(jī)螺旋槳性能測試52
7.5超級電容放電與動力系統(tǒng)性能53
7.6超級電容的有效存儲電量55
目錄微小飛機(jī)設(shè)計與制作漸進(jìn)教程第8章超級電容自由飛飛機(jī)外形尺寸的確定56
8.1飛機(jī)設(shè)計動力基準(zhǔn)的確定56
8.2飛機(jī)主要部件尺寸比例的確定57
8.3飛機(jī)元件及原材料的質(zhì)量特性58
8.4飛機(jī)總質(zhì)量W總與主機(jī)翼翼展L翼展之間的近似關(guān)系60
8.5飛機(jī)主要尺寸的確定61
8.6飛機(jī)修形與優(yōu)化61
第9章超級電容自由飛飛機(jī)的制作63
9.1制作材料的準(zhǔn)備63
9.2發(fā)動機(jī)的安裝位置與拉力線64
9.3飛機(jī)的制作過程65
9.4試飛與調(diào)試67
第10章卡通生肖電動平板機(jī)的設(shè)計與制作(上）69
10.1卡通羊飛機(jī)CAD建模71
10.2建模過程71
10.3卡通羊飛機(jī)動力測試72
10.4卡通羊飛機(jī)升力和阻力的確定74
第11章卡通生肖電動平板機(jī)的設(shè)計與制作（下）76
11.1卡通羊飛機(jī)的性能分析76
11.2卡通羊飛機(jī)的制作79
11.3卡通羊飛機(jī)的試飛與調(diào)試82
高級篇：同舟號無人機(jī)研制第12章研究背景與設(shè)計性能指標(biāo)84
12.1研究背景84
12.2設(shè)計性能指標(biāo)84
第13章構(gòu)型設(shè)計85
13.1氣動布局85
13.2機(jī)翼85
13.3尾翼86
13.4發(fā)動機(jī)位置87
13.5起落架形式87
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