西安航空学院自主设计制造的“西航一号”无人机原型机首飞成功

5a8f 2019-11-28 08:55

1582 5

简介

西安航空学院11月24日，我校“西航一号”无人机一号原型机在大荔通用航空机场首飞成功。“西航一号”无人机项目为2018年立项的西安航空学院重大科研专项，该项目依托“西安无人机应用创新基地”，采用校企联合开发的 ...

西安航空学院

11月24日，我校“西航一号”无人机一号原型机在大荔通用航空机场首飞成功。“西航一号”无人机项目为2018年立项的西安航空学院重大科研专项，该项目依托“西安无人机应用创新基地”，采用校企联合开发的形式，由我校通用航空工程技术中心完全自主进行设计和制造，经过一年多的精心设计、试验、试制及动力验证机、气动验证机等飞行试验终获成功。

飞行中的“西航一号”原型机

什么是“西航一号”无人机？

“西航一号”无人机是以我校通用航空工程技术中心为依托，由飞行器学院师生自主研发、生产的重大专项研究成果。该机总体采用升力体翼身融合设计方案。

“西航一号”无人机总体设计效果图

传统的飞行器设计机身不能产生升力，仅作为设备装载空间和连接机翼、尾翼、起落架等部件的连接机构。

“西航一号”无人机采用的独特翼身融合体设计方案，通过气动优化，使得机身部位可以产生整机23%的升力，极大的改善了无人机的气动特性。同时，翼身融合的机身也增大任务载荷和燃油的装载空间，提升了任务性能和航程。“西航一号”无人机总体采用翼身融合的常规布局设计方案。采用升力体机身+平直翼+翼稍小翼，以及双尾撑+垂尾+平尾的尾翼设计，保证了该无人机的飞行稳定性和大迎角操纵性能。

结构设计图

该无人机机翼面积为1.49平方米，机翼展长3.6米，最大起飞重量35千克，任务载荷大于5千克。在制造工艺上，“西航一号”无人机一号原型机大量采用3D打印技术。其中，最大机身结构件长度为1.28米，壁厚3毫米。该结构件设计精度0.01毫米，制造精度0.1毫米，和机身框架采用“绞接定位”的方式安装。“3D增材打印制造技术”的大量使用，不仅保证了升力体机身大曲律结构件的制造精度，还可以和机身结构融为一体，实现了承力蒙皮结构形式。在性能指标相似的情况下，该制造方式相较于传统开模加工制造方式在制造成本上减小了70%以上。

“西航一号”首飞轨迹

“西航一号”无人机项目研究概况

“西航一号”无人机项目是2018年立项的西安航空学院重大科研专项。

为搭建无人机设计、制造、装配和测试全产业链孵化平台，为市场提供专业化无人机研制服务、为高校培养应用型无人机创新人才、为企业提供资源对接及业务合作的交流平台，有效整合研发力量，2018年12月，西安航空学院、西安阎良国家航空高技术产业基地、西安富沃德光电科技有限公司共同发起成立了“西安无人机应用创新基地”。

西安无人机应用创新基地揭牌仪式

无人机创新基地的成立，为“西航一号”项目的研发和试飞提供了保障。该项目采用校企联合开发的形式，由我校通用航空工程技术中心完全自主设计和制造。

2019年，该项目在完成总体设计、气动计算和分析、结构设计、控制律设计的基础上，重点在3D增材制造、飞行控制系统软硬件开发、地面站开发、复合材料设计等方面取得了重大突破，并完成了机体结构设计、3D增材结构件设计、机加件加工等众多零部件的出图和加工工作。

经过一年多的精心设计、试验、试制及动力验证机、气动验证机等飞行试验终获成功。

气动验证机试飞前外场准备

西安航空学院通用航空工程技术中心

西安航空学院通用航空工程技术中心成立于2017年。该中心有机结合理论研究、技术开发和工程应用示范，建立面向通用飞机的综合一体化科研平台，实现通用飞机设计、数字化制造与维修等工程技术的跃升，并在关键技术方面取得源头创新成果。通用航空工程技术中心主任、学术带头人为董彦非教授。

中心高水平的专业技术团队专业涵盖飞行器设计、飞行器动力、飞行器制造和航空维修等多个方向。团队致力于不断拓展和提升：通用航空器的研制、改装和制造能力，航空设备/装备挂载试飞、试验等科研服务能力，无人机遥感、植保等应用服务能力，无人机应用驾驶员培训能力，以及通用航空关键技术攻关能力等。

“西航一号”无人机研究团队

“西航一号”无人机研究团队均来自西安航空学院通用航空工程技术中心。其中，孙俊磊完成了第一轮总体设计，并开展了气动性能计算工作；随后，孙俊磊、张庆共同通过精心计算，对总体设计进行了优化改进，并对该机的飞行包线、稳定性能、操作性能等内容进行了计算、分析。瞧盛军、王飞对该无人机进行了结构设计。李继广、邵鹏院、屈高敏等完成了对该无人机的控制律设计和飞控软件编写工作。在设计方案基本完成后，学生团队参与对该无人机进行了制造出图、样机打样、木鸟台校核、验证机制作等大量工作，并完成了一号原型的生产、组装、调试和试飞工作。

研究成果

围绕该项目，研发团队已申请专利7项，发表SCI论文2篇，EI论文3篇，其它核心论文20余篇。其中，气动验证机设计获得“赛德橡塑杯”第12届全国三维数字化创新设计大赛陕西赛区一等奖。

后续研究

此次一号原型机首飞成功，标志着“西航一号”无人机已由设计、制造阶段转向性能试飞验证阶段。下一阶段，“西航一号”无人机将通过不断试飞，逐项验证其技术性能和任务能力，为生产型“西航一号”无人机的诞生奠定基础。