基本信息
- 项目名称：
- “启航”号无人航拍机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 启航”号无人航拍机设计用于航空摄影、地球物理勘探、灾情监测等民用领域。有良好气动外形和操控性，可以保证航拍画面的清晰。
- 详细介绍：
- 该架飞机采用计算机辅助设计，用catia生成飞机模型，并初步计算飞机的气动参数。采用短舱和双尾撑结构，推进式螺旋桨发动机，尾翼采用垂尾稍微后掠H型尾翼布局，气动性优良。在设计初就考虑了该机的多用途和低成本，采用模块化设计、复合材料龙骨，减轻了自重增加了业载便于扩展应用。该机主体由巴沙木构建，树脂蒙皮，增加强度减轻自重，并采用激光切割技术提高精度，便于批量制造。 无人机的航拍系统由数码相机、地面控制系统、信息传输系统、图像处理和分析软件四部分组成。无人机上安装数码相机、摄像头和微波发射器，并通过微型无人机的数据线连接地面控制站上的电脑串口和微波接收天线，分析软件安装在地面控制站的笔记本电脑上，操控人员可实时掌握飞行姿态和目标影像。 功能如下： 1）低空航拍； 2）以无人机为载体，拍摄照片获取地面信息，辅助地质、资源和环境调查； 3）可以为大型的广告设计宣传提供立体的影像； 4）火灾、水灾、虫灾、震灾、滑坡、泥石流等灾害调查。 翼展1.85米； 机身长度1.72米； 最大起飞重量12千克； 飞行高度：500米左右； 续航时间：40分钟； 最大速度： 60kt(111km/h)左右
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 无人机的发展势头迅猛，无人机的应用趋向多元化，在航拍摄影领域无人机有着得天独厚的优势。启航”号无人航拍机设计用于航空摄影、地球物理勘探、灾情监测等民用领域。 创新点： 无人机平台采用计算机辅助设计，采用短舱和双尾撑结构，推进式螺旋桨发动机，尾翼采用垂尾稍微后掠H型尾翼布局气动性优良。拥有良好的操纵性。将自主设计的无人机平台与摄像模块相结合，诞生了这固定翼民用航拍机。采用模块设计，方便以后扩展。采用复合材料龙骨，增加了业载。 技术关键： 创新的关键技术是垂尾稍微后掠H型尾翼布局，由于是H型尾翼，而且平尾和两侧的垂尾都是有翼型的，因此准确的将这三个安定面结合起来是这次创新的关键技术。摄像模块与载机平台的结合，飞机重量的配平，视频信号的即时传输。 主要技术指标： 飞机总体技术指标要求： 动力装置：26cc螺旋桨发动机，翼展1.85米，最大起飞重量12千克，飞行高度：500米左右，续航时间：40分钟，最大速度： 60kt(111km/h)左右 信息传输系统 本系统的传输距离可以达到 1000m 以上。接收天线与地面站电脑相连，监视图象实时显示于地面控制站的显示屏上，飞机上搭载的摄像头可以对图象进行录象，避免不连续拍照导致信息的流失。
科学性、先进性
- 这架飞机采用计算机辅助设计，用catia生成飞机模型，并初步计算飞机的气动参数。采用短舱和双尾撑结构，推进式螺旋桨发动机，尾翼采用垂尾稍微后掠H型尾翼布局，气动性优良。在设计初就考虑了该机的多用途和低成本，采用模块化设计、复合材料龙骨，减轻了自重增加了业载便于扩展应用。该机主体由巴沙木构建，树脂蒙皮，增加强度减轻自重，并采用激光切割技术提高精度，便于批量制造。 无人机的航拍系统由数码相机、地面控制系统、信息传输系统、图像处理和分析软件四部分组成。无人机上安装数码相机、标准摄像头和微波发射器，并通过微型无人机的数据线连接地面控制站上的电脑串口和微波接收天线，分析软件安装在地面控制站的笔记本电脑上，操控人员可实时掌握飞行姿态和目标影像。
获奖情况及鉴定结果
- 天津市“挑战杯”一等奖
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 授权
作品可展示的形式
- 实物结合视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该系统以下特点： 1）大范围、低成本、高效率； 2）超低空飞行实现航空近景摄影测量、提高精度； 3）飞行航线可以按照地形匹配遥控进行变化； 4）采用地面起飞，重阻尼来提高飞机的稳定性，防抖动功能强； 5）摄像实时传输、显示。可以避免拍照不连续带来的信息丢失问题； 6）空中摄影可以观察到地面的一些死角以及人无法到达的地方； 7）数码相机与模型机的连接比较灵活，能获得良好的摄影视角。 该机通过更改任务模块，可以丰富实用性，发展成火灾预警机，警用监视机等，可满足多种任务。摄像模块采用了摄像头定焦、定相，电脑显示视野效果，摄像机拍摄三项结合技术，能在四维空间中准确的扑捉影像，降低了操作难度。由于该机极具价格优势，且操纵简单，扩展性强以及航拍的巨大市场，所以一经推广一定会有很大的市场。
同类课题研究水平概述
- 1917 年英国人研制成功了世界上第一架无人机, 在20世纪70年代以前，由于受技术水平的限制，无人机发展缓慢。早期的无人机主要承担作战支援任务，如侦察、监视、目标指示/校正、损伤评估，以及用作靶机等等。近３０年来，随着微电子、通信、材料及推进系统等技术的迅猛发展，无人机得到了长足的进步，形成了无人靶机、预编程序控制无人侦察机、指令遥控无人侦察机和复合控制多用途无人机的发展过程。而无人航拍机在相关航空摄影技术的改进与发展的基础上逐渐成为了现代国家对地观测体系中不可或缺的重要组成部分。 在去年5.12汶川大地震灾后，首先进入现场的就是无人航拍机，通过遥感摄像发回了灾后的第一手资料，为积极进行灾后抢救重建做出了巨大的贡献。无人机航拍在油田的发现与开采、森林的病虫害防治以及森林防火、河道疏导巡航等领域发挥着重大的作用，毫无疑问在包括无人机航拍、飞艇航拍、载人飞机航拍等诸手段中载人飞机真人航拍是最好的航拍手段,相对于其他各种遥控航拍手段来说,才是真正意义上的航拍.但是载人航拍成本太高，而且危险性比较高，对于一些危险的信息采集，例如，采集台风中心风力强度，核弹爆炸后资料的收集，载人的飞机就不可能完成任务，而且载人航拍的成本是其他航拍手段的几十倍甚至上百倍。 从目前的国内情况来看，民用民无人机的发展将出现如下特点：一是从低空、短航时向高空，长航时发展。研究无人机的空中加油能力将极大拓展无人机的航程；二是从一架无人机单独作业到几架无人机协作互联作业，无人机的相互协调将会大大增大作业的效率和质量；三是从军用转向民用和科研，这将有利于世界的和平发展和科学技术的提高。 “启航”号无人航拍机设计主要是以航空摄影、地球物理勘探、灾情监测等民用领域为背景研制的，从设计到定型最后到制造加工都是在实验室已有的条件下自己动手完成的。
