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飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

在某個行業待久了..總會有一些經驗..
有一點成績出來..
那未必是錢或是頭銜之類的..
我身處的行業..在國內算是一個冷門的行業..
在這行裡摸索了幾年..
雖然類似的產業也似有似無的在發展..
但在零件的相關性上...總是多少有一些斷層..
或是空白地帶存在..

公司是做無人飛機的..UAV..
很多人歸類成遙控飛機..那是..也不是..
共通點有..都是接收信號做出動作..
接下來就差很多了..
這幾年遙控飛機的型態在改變...
所以會有一些模糊地帶..
比如FPV..或自動返航..
這也是一種樂趣..
那我們做的東西..究竟是縮小的飛機..
還是放大的遙控飛機??
這會是兩種不同的格局..
也會影響到它的設計需求...

無人機三要件...載重..油多..飛的1久..
出去一趟兩三個小時起跳...
久一點五六個小時才落地...
萬一降落的時候出了甚麼事...
雖然生裡不會受影響...
但是心情一定會很差...

帶著這樣的心情...我在工作之餘..
也一直在著手起落架的開發..
剛講到..無人機和遙控飛機會有相異點..
第一個是推力重量比..
我們以汽油55CC等級來做基準..
遙控飛機通常都接近一比一或超過一..
也就是12-14公斤的推力..有時機身全部也才10公斤上下..
那無人機呢??MTOW通常在25公斤了..(MAX TAKE OFF WEIGHT)
那市面上有沒有25公斤的遙控飛機..或是25公斤的配件可以通用??
有啦....很少..很貴...很難買..
以這樣的初衷..經過幾年的摸索..
剛開始確實有一些雖不滿意但勉強可以接受的東西
這就不拿出來獻醜了...因為那充其量只能算是實驗品...

一直到這兩年...整體的功能越來越成熟..
加上一些加工技術跟材料的認識越來越深..
才有了現在這樣的樣品...

飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

這支前起落架..預定給25公斤級左右的UAV使用的..
最高大概是能承受到35公斤的重量
為了兼顧質感和成本..
所有的零件大致上外包用了CNC铣床跟水刀
再來就是管材跟自己加工...
整支完全是鎖合式的..壞哪邊換哪邊..
接著大手筆的通通用了硬陽來處理外觀..

飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

內管奢侈的用了7075鋁合金..
然後又鑽了8.5MM的孔偷輕..
伺服座直接做在轉向座上面..省去轉向伺服要裝哪裡的煩惱..
然後用了另一種顏色的保險環..提升整體的可看性..
(那四顆圓頭螺絲我會換掉啦..這只是樣品..)

飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...
另外也奢侈的去CNC加工整支起落架的靈魂..
那兩隻抗偏器..
飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

內部我們把上座這顆螺絲旋鬆....

飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...
對..內管是有一個O環做氣密兼油密的..
飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

而且不只是內管..在外管的部分..一樣是做了溝槽來安置O環的..

飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

除了擋油以外..其實另外的原因是因為之前的版本..
內管和外管會互相摩擦到..間隙會越來越大..
刮痕也會越來越多...
雖然起落架只有起飛和降落用的到..
能讓它的運作時間加長..這些都是必須的...
然後為了保護內管不會被彈簧刮傷..
上下也追加了兩片保護墊..

飛機飛再久也得落地的...淺談UAV起落架...

至此...這支前腳的介紹到此為止...
敝人對能做到這種程度還滿感動的...
特地獻醜拿來分享...

再來我們講到觀念上的想法..
既然是避震腳..觀念和汽機車的懸吊就會有共通點..
汽車有三個角..CAMBER(外傾角) TOE-IN(前束角)..CASTER(後傾角)
而機車大致上是CASTER..
為什麼要有前傾角(或後傾角)..
主要是回正的導引力..

方向盤放手..輪子不會打正..或回正困難..
如果沒有這種導引力..車子在慣性到一個階段..
就會往切線的地方翻滾了..
而機車也是一樣..為了維持慣性的一個導向性..
所以龍頭是一個斜向的軸線..
那無人機需不需要有??
個人認為是要的..
因為起飛和降落都是要直直的落在跑道上
為了提升指向性..
所以圖面上可以看到軸心和鼻輪是不在一條軸線上的..
那可以不要嗎??
一個條件是你的前輪很準..
另一個條件是你前面是雙輪..
而這都是有好有壞的..
導引性越大的輪架..會產生的缺點是在平放時轉向..
因為轉向軸線和鼻輪的接地位置差..轉向時整個機身都會跟著動..
會增加伺服機的負擔..也需要換成扭力較大伺服..
而雙輪第一個影響到的就是風阻..
雖然影響有多少其實我也不知道...

回歸正題..我們再講CAMBER...
其實這跟鼻輪沒關係...主要是在主輪架上...
就稍微牽拖一下..
在主輪架的設計上..我會刻意的做內傾..
也許三度..也許五度..主要的目的是主輪架會負擔幾乎整個機體的重量
落地時的瞬間會形變..如果是與地面垂直...降落時就變外傾了..
這時力會往兩邊分散..輪胎向外的磨擦力也會降低
如果是鋁製的主輪架..降落的瞬間外八時..
可能就直接劈腿了...

快收不了尾了..我們最後講到避震...
避震的三個動作..就是預載..壓縮..回彈..
機車的前叉..你在龍頭往上拉到一個階段..
輪子才會離地..這就是預載..
受到壓力會壓縮...
壓力消失會回彈...
這三個動作都是為了讓你的輪子能夠接觸到地面..
接觸到地面才有磨擦力..
有摩擦力才能控制方向..
雖然後面還有一片到兩片方向舵...
但在降落時的速度下..方向舵的舵效絕對會打折扣的
這時要注意的就是主輪架和鼻輪的相對位置
有人跟我講前後的重量比約是一比十..
比重多少我還不清楚
但前輪絕對要有相對應的荷重..
起飛和降落時才能做有效的導引..
這和飛行時的重心雖然有關連...
但是地上還是有地上的規矩...



一點小小心得...謝謝各位...

2014-09-05 0:38 發佈
精彩。
想不到一支腳架有這麼多內容。
您做UAV 是給軍方的嗎?
有像美國的,還可飛個幾百公里去轟炸伊斯蘭國嗎?


chen chen lee wrote:
在某個行業待久了.....(恕刪)
交給誰這方面..還不能講...
不過有產品目前試到270公里
可以裝16-21公斤炸藥..
不過...也得買的到..
不要說甚麼用肥料提煉之類的..
那我真的不會..
之前還有業務轉述業主的需求..
說要在無人機上面裝機槍的..
實在很哭笑不得...
我有真鎗我就要被關七年..還怎麼開發...
另外昨晚思緒不好忘了講...
目前來講...最適宜的翼展大概是三米上下
翼面積大約一米平方以上..
因為跑道難找..
而這也是我開發的原因..



zuzu2008 wrote:
精彩。想不到一支腳架...(恕刪)

chen chen lee wrote:
交給誰這方面..還不...(恕刪)


好奇請教一下,這類特殊的"籌載"項目,可以用模型替代嗎? 例如同尺寸/重量/重心的機槍模型?

抱歉..完全不想研究..
先說一下現實面..UAV並不是像拍電影那樣
神出鬼沒刁鑽難纏
然後用十幾個G的大動作把所有敵方幹掉...

當天的任務在前一晚的MISSION PLAN就要做出來
就算IP可以接手控制...
那也是在一種EASY FLY的狀態
也就是載具不會做大動作
會維持在安全高度
在一個平穩的狀態飛行
那這種別說是掃射了...
一側身子彈就閃過去..
裝這種直射武器我都不知道有甚麼作用...
那如果裝槍塔呢??
起碼20公斤加上彈藥30公斤
一般PAYLOAD是抓10%-15%
也就是說..
機體約是200-300公斤的等級
翼展約是5-8米
然後速度還是200甚至150以下...
說是要去襲擊不如說是去當槍靶的...



valsily wrote:
好奇請教一下,這類特...(恕刪)
10年前我有承包過陸總部的某項開發案,武器是可借出的。那一次包括手槍,65步槍,50機槍,81炮....當然前提是已得標了,這是在標案規格書內的。

chen chen lee wrote:
交給誰這方面..還不...(恕刪)

zuzu2008 wrote:
精彩。


+1000000
先在上面裝個武器掛點
然後弄個地獄火飛彈之類的

應該不錯喔
推力....所以這個UAV是噴射引擎嗎?

好奇請教一下,以這樣的小型飛行器,投擲炸彈應該沒問題

但像機槍或飛彈這樣的武器,發射時是否會有後座力的問題,影響大不大??
Black Ocean wrote:
推力....所以這個...(恕刪)


不認為這種幾十公斤推力級別的UAV還有餘力投擲炸彈

至於飛彈或機槍也不可能

飛彈的話就牽涉到雷達或長程光電搜索導引裝置,發射得部分反而沒啥問題,從掛架施放後再點火的飛彈多的是

機槍的話光是自重就很可觀了
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