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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王復華
研究生(外文):Wang, Fu Hua
論文名稱:彈射起飛/降落傘回收載具設計製作
論文名稱(外文):Mini UAV design and manufacture with bungee launched / parachute recovery
指導教授:蕭永嘉蕭永嘉引用關係
指導教授(外文):Yung-Chia Hsiao
口試委員:蕭永嘉黃建民石大明
口試委員(外文):Yung-Chia HsiaoJian-Min HuangTa-Ming Shih
口試日期:2012-07-20
學位類別:碩士
校院名稱:明道大學
系所名稱:光電暨能源工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:迷你無人飛機彈射起飛降落傘回收
外文關鍵詞:Mini UAVBungee-LaunchedParachute Recovery
相關次數:
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無人飛機之研究發展,近十年來在世界各國蓬勃展開,其低成本、高機動特性已經逐漸取代有人航空器的趨勢。而在所有類型無人飛機系統中,迷你型無人飛機於軍事用途上,擁有低成本、安全及簡易等特點,可實際發揮「情蒐、監控、偵察」(ISR)的作戰效能。運用於民生用途可執行空照、交通、森林及水保監控等,因此世界各國皆積極研究開發。
本計劃計畫完成特殊外型與功能之迷你無人飛行載具。全系統經設計、製造、驗證、飛行測試等程序。本計劃之完成,使開發之無人飛行載具具備彈射與降落傘回收之操作,可長滯空飛行、快速拆裝、簡單外型易於攜帶等特性,將可為國內小型無人飛行載具之運作帶入更寬廣的任務層次。

The research and development of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) has been full of vitality over the past decade around the world. With its low cost and high-maneuverability merits, UAVs have gradually replaced the usage of manned aircraft. Of all the categories of UAV, mini UAV has a low cost, safe, and simple features, which can actually perform "intelligence, surveillance and reconnaissance" (ISR) mission for combat effectiveness in military usage. As for civil applications, mini UAV can execute the missions such as aerial photograph, traffic, forest, and water conservation monitoring, and so on. Therefore, many countries around the world have devoted a lot in UAV development.
This research project has accomplished a mini-UAV with special configuration and functions. The whole system has been completed through design, manufacture, verification, and flight test procedures. With the completion of this project, the mini-UAV can be capable of operating catapult launch and parachute recovery, long endurance flight, fast assembly and dismantling, and with simple configuration and easy-to-carry characteristics. This research will enable the operation of domestic small UAV to a much broader task level.
目錄
致謝……………………………………………………………………..Ⅱ
中文摘要………………………………………………………………..Ⅲ
英文摘要………………………………………………………………..Ⅳ
目錄……………………………………………………………………..Ⅴ
圖目錄…………………………………………………………………..Ⅶ
表目錄 XI
符號說明 XII
第一章 前言 1
1.1國外發展介紹 1
1.2國內發展介紹 8
第二章 研究規格 11
2.1 規格說明 11
2.2 參考機種 13
第三章 設計規劃 15
3.1 載具設計規劃 15
3.2 彈射架設計規劃 21
3.3 降落傘設計規劃 26
3.4 機體攜帶背包設計規劃 27
第四章 製作與測試驗證 29
4.1 載具 29
4.1.1 載具本體 29
4.1.2 驗證機 41
4.1.3 飛行測試 44
4.2 彈射機構 54
4.2.1 彈射架 54
4.2.2 彈射架功能驗證 55
4.3 回收系統 57
4.3.1 降落傘空中拋投驗證 57
4.3.2 降落傘地面拋投驗證 63
4.4 彈射降落傘回收與相關驗證 65
4.4.1 機體與彈射載台 65
4.4.2 彈射與降落傘回收 67
4.4.3 滯空時間與飛行速度驗證 74
第五章 結果與討論 76
5.1 結論 76
5.2 未來展望 77
參考文獻 78

圖目錄
圖 1.1 ScanEagle(Mini UAV) 2
圖 1.2 發射器與ScanEagle 2
圖 1.3 Dragon Eye UAV 4
圖 1.4 Raven UAV 5
圖 1.5 Skylark Mini UAV 6
圖 1.6 Seagull Mini UAV 6
圖 1.7(a)以色列Orbiter UAV 7
圖 1.7(b)以色列Orbiter UAV 7
圖 1.7(c)以色列Orbiter UAV 8
圖 1.8 Avian UAS 9
圖 1.9 ACCIPITER UAS 9
圖 3.1 Saito FG-20 20c.c.四衝程汽油引擎 17
圖 3.2 載具外型 19
圖 3.3 機身及中翼段結構 19
圖 3.4 機身輕量化設計 19
圖 3.5 機翼站位與加強橫桿安排 20
圖 3.6 機翼中段加強橫桿位置安排 20
圖 3.7 彈射吊掛位置安排 20
圖 3.8(a)ScanEagle Mini UAV置於彈射架上 21
圖 3.8(b)ScanEagle Mini UAV彈射起飛 21
圖 3.9 意大利Selex Galileo公司開發之彈射架 22
圖 3.10 彈射架整體機構 23
圖 3.11 彈射架前端緩衝 24
圖 3.12 彈射架拉伸導軌 24
圖 3.13 彈射架釋放機構 25
圖 3.14 ㄩ字型之載具載台設計(單邊) 25
圖 3.15 降落傘受力情況 26
圖 3.16 機身與機翼的設計 28
圖 3.17 背包設計50 x 60 x 120(公分) 28
圖 4.1 機體零件外型設計之圖樣 29
圖 4.2(a)機身隔框結構零件 30
圖 4.2(b)機身與機翼接合段半成品 30
圖 4.2(c)機身結構半成品 30
圖 4.2(d)機身與機翼接合段之結構碳棒 31
圖 4.2(e)機翼中段隔框打樣圖 31
圖 4.2(f)機翼中段隔框片 31
圖 4.2(g)機翼中段隔框組合圖(定位板) 32
圖 4.2(h)機翼中段碳棒與隔框組合 32
圖 4.2(i)機翼中段與外側段組合製作 33
圖 4.2(j)機翼中段與兩外側段組合 33
圖 4.2(k)前機身外結構組裝 33
圖 4.2(l)前機身上蓋板製作 34
圖 4.2(m)垂直尾製作與組合 34
圖 4.2(n)控制面製作與組合 35
圖 4.2(o)後機身底部 35
圖 4.2(p)引擎架安裝 36
圖 4.2(q)起落架固定螺栓 36
圖 4.2(r)起落架安裝 37
圖 4.2(s)後機身上蓋板製作 37
圖 4.2(t)後機身組合 37
圖 4.2(u)機身貼皮與起落架固定位置 38
圖 4.2(v)外側機翼完工圖 39
圖 4.2(w)全機完成圖 39
圖 4.3 引擎試車架 40
圖 4.4 引擎執行狀況 40
圖 4.5(a)機身結構製作 41
圖 4.5(b)機翼結構與肋板組合 41
圖 4.5(c)機翼中外段之結構組合 42
圖 4.5(d)無動力驗證機 42
圖 4.5(e)有動力驗證機 43
圖 4.6 手擲起飛驗證飛行穩定性 43
圖 4.7(a)機身結構零件 44
圖 4.7(b)機身中段結構 45
圖 4.7(c)機身隔框結構 45
圖 4.7(d)機身結構(前後段蓋板) 46
圖 4.7(e)機身整體 46
圖 4.7(f)中段機翼隔框 46
圖 4.7(g)中段機翼碳纖管與隔框 47
圖 4.7(h)兩側機翼製作 48
圖 4.7(i)外側機翼下游導板製作 48
圖 4.7(j)中段機翼蒙皮 48
圖 4.7(k)起落架安裝 49
圖 4.7(l)鼻輪安裝 49
圖 4.7(m)鼻輪轉向伺服器 49
圖 4.7(n)機身貼皮 50
圖 4.7(o)載機完成 50
圖 4.8 計劃最後完成載機之外型 51
圖 4.9(a)原型測試機與計劃最後完成載機 51
圖 4.9(b)原型測試機起飛 52
圖 4.9(c)原型測試機巡航 52
圖 4.9(d)原型測試機落地 52
圖 4.9(e)計劃機起飛 53
圖 4.9(f)計劃機巡航 53
圖 4.9(g)計劃機落地 53
圖 4.10(a)彈射架全貌 54
圖 4.10(b)載機發射架 54
圖 4.11(a)彈射啞塊 55
圖 4.11(b)啞塊放置發射架上 55
圖 4.11(c)啞塊離架 56
圖 4.12 速度符合規範 56
圖 4.13(a)自製降落傘拋投運載箱 57
圖 4.13(b)拋投箱開啟伺服器 58
圖 4.13(c)拋投前準備工作(接上電力) 58
圖 4.13(d)拋投重量確認(3-7公斤分別測試) 59
圖 4.13(e)降落傘收納完整 59
圖 4.13(f)降落傘置入拋投箱內 60
圖 4.13(g)任務開始 60
圖 4.13(h)抵達任務高度 61
圖 4.13(i)降落傘拋投 61
圖 4.13(j)降落傘落地(落地速度量測) 62
圖 4.14(a)啟動螺槳模擬相對風速 63
圖 4.14(b)後蓋板開啟 63
圖 4.14(c)拉出副降落傘 64
圖 4.14(d)降落傘完全拉出 64
圖 4.15 機體與彈射載台之匹配驗證 65
圖 4.16 機翼中段兩側之吊掛片 65
圖 4.17(a)彈射架整體運作功能確認 66
圖 4.17(b)動態功能確認 66
圖 4.18(a)原型測試機第一次彈射前準備 67
圖 4.18(b)準備第一次彈射 67
圖 4.18(c)第一次彈射起飛 68
圖 4.18(d)原型測試機第一次降落傘開啟 68
圖 4.18(e)第一次降落傘回收過程 68
圖 4.18(f)第一次落地回收 69
圖 4.19(a)原型測試機準備第二次彈射 69
圖 4.19(b)第二次彈射起飛 69
圖 4.19(c)第二次空中開傘 70
圖 4.19(d)第二次落地回收 70
圖 4.19(e)第二次落地情況 71
圖 4.20(a)計劃機彈射前準備工作 71
圖 4.20(b)準備彈射 72
圖 4.20(c)彈射起飛 72
圖 4.20(d)降落傘拉出 73
圖 4.20(e)落地過程 73
圖 4.20(f)載具回收 73
圖 4.21(a)飛行前油量600 c.c. 74
圖 4.21(b)置於機艙之油箱(950 c.c.) 74
圖 4.22 落地後剩餘油量290 c.c. 60

表目錄
表 1.1 ScanEagle UAV之性能規格 3
表 1.2 Dragon Eye Mini UAV之性能規格 4
表 1.3 Raven UAV之性能規格 5
表 1.4 Avian UAS之性能規格 10
表 1.5 ACCIPITER UAS之性能規格 10
表 2.1 計劃規格 11
表 2.2 不同起飛方式之性能比較 12
表 2.3 各種回收方式之性能比較 13
表 3.1 本計劃Mini-UAV性能規格初步規劃 15
表 3.2 Saito FG-20之性能規格 17
表 3.3 本計劃彈射架之基本規格 22

一、中文部分
羅雅慧、徐力行、張文總,「無人飛機的發展與應用」新新季刊第32卷第3期94.07.
李家崧、吳添成、趙茂吉、徐榮男,「小型無人載具系統之設計開發」新新季刊第39卷第1期100.01.
碳基科技股份有限公司:http://www.uaver.com/tw/

二、英文部分
The Boeing Company:http://www.boeing.com/defense- space/military/scaneagle/index.html

Defense Update:http://defense-update.com/products/d/dragoneyes.htm#x-63

Aero Vironment Inc.:http://www.avinc.com/uas/small_uas/raven/

Elbit Systems Ltd.:http://elbitsystems.com/elbitmain/

Aeronautics Defense Systems:http://www.aeronautics-sys.com/

Roskam, J., “Airplane Design”, Roskam Aviation and Engineering Corporation, 1985.

D.A. Fulghum and J.D. Morrocco, “Israel air force to grow in size, power and range”, Aviation Technology, sept.2000.

Lisa, Y.,Shyy, W., Viieru, D. And Zhang, B., “Embrace Wing Aerodynamucs for Micro Air Vehicle”, Progress in Aeronautical Sciences, Vol.39,2003.

Hsian, F. B. and Lee, M. T., “The Development of Unmanned Aerial Vehicle in RMRL/NCTU”, 4th Pacific International Conference on Aerospace Science and Techniligy, Kaohsiung, Taiwan, May, 2001.

Roskam, J., “Airplane Design”, Roskam Aviation and Engineering Corporation, 1985.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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