無人機電機結構與散熱的案例
無人機電調、電機的工作原理
如電機的懸停電流是5A，我們就要選取20安以上的電調，因為飛機在懸停的時候要抗風等其他外界因素，這個時候電流就會增大。
電機詳解
上文的電機簡單知識我們已經了解到電機可以分為有刷電機和無刷電機，無人機主要使用的是無刷電機，下面我們詳細的來介紹一下無刷電機的原理。下文可能比較枯燥，但是看完后相信你一定會對電機有所認識。
下圖為無刷電機的三相全橋駛動電路，使用六個N溝道的MOSFET管（QI?Q6）做功率 輸出元件，工作時輸出電流可達數I安。為便于描述，該電路有以下默認約定：Q1/Q2/Q3 稱做驅動橋的“上臂”，Q4/Q5/Q6稱做“下臂”
圖中R1/R2/R3為Q1/Q2/Q3的上拉電阻，連接到二極管和電容組成的倍斥整流電路，為上臂驅動管提供兩倍于電源電壓的上拉電平，使上臂MOSFET在工作時有足夠高的Vgs壓差，降低MOSFET大電流輸出時的導通內阻，詳細數據可參考MOS管 Datasheet。
上臂MOS管的G極分別由Q7/Q8/Q9駆動，在工作時只起到導通換相的作用。下臂 MOS由MCU的PWM輸出直接駛動，注意所選用的MCU管腳要冇推挽輸出特性。
驅動橋全部選用N溝道MOSFET的好處:
1. X電流N溝道MOS可供選擇的型號眾多，貨源充足便于購買，使用的MOSFET類型減少，冋接降低采購元件的難度。
2.在圖 1中，上臂MOS管經過Q7/Q8/Q9驅動，邏輯電平和下臂MOS剛好相反，這樣的好處是， MCU上電時I/O默認為1,上臂MOS不會導通。
展開 無人機電機和槳葉搭配的一點測試經驗分享
最近在調試多旋翼無人機的時候，發現電機和槳葉的搭配對飛行表現影響非常大。
同樣的機架和電池，如果換不同的槳葉尺寸或者電機 KV 值，飛行的穩定性、續航、推力都會有明顯區別。
我自己做了幾個簡單的對比：
U3 KV700 電機
在 11.1V 電壓下，12×4 和 13×4.4 的槳葉對比：13×4.4 推力更強，但耗電更快。
在 12.8V 下，換成 11×3.7，整體感覺飛行更輕盈，續航稍微好一點。
U5 KV400 電機
配 14×4.8 和 15×5 槳葉的時候，飛行穩定性最好，適合載重飛行。
這些都是我在測試時記錄下來的實際效果，可能不一定是最優解，但至少可以給大家一些參考。
不知道大家平時在調機的時候，有沒有遇到類似的問題？
比如：
是更看重續航，還是更看重瞬時推力？
有沒有發現某些槳葉組合特別適合新手？
我后面還會整理更多的測試數據（比如不同負載下的電流變化），到時候也可以分享出來。
也希望大家能把自己的經驗也貼出來，互相交流一下～
展開 ANSYS ACP 復合材料鋪層無人機結構仿真，附帶詳細講解視頻和案例模型 ￥158
附帶詳細講解視頻和案例模型
復合材料因其高比強度、可設計性強等特點，在無人機輕量化結構中應用廣泛。本文基于ANSYS軟件平臺，詳細闡述復合材料無人機結構仿真的全流程操作，涵蓋幾何處理、材料定義、鋪層設計、載荷施加及結果驗證等關鍵環節。通過本文，用戶可系統掌握復合材料結構仿真技術，優化無人機設計，確保結構安全性與可靠性。
幾何模型預處理
抽殼處理（Shell Extraction）無人機結構多為薄壁殼體，需將實體模型轉換為殼單元以提升計算效率。操作路徑：Geometry > 右鍵部件 > 選擇“抽殼”，輸入設計厚度（如0.2mm）。
注意事項：抽殼后需檢查面法向方向（Tools > 面法向），確保所有面外法向一致，避免后續分析中出現應力方向錯誤。對于多曲面模型，抽殼可能導致局部厚度不均，需通過“偏置面”功能手動調整。
細節簡化，刪除非關鍵特征：移除直徑小于2mm的孔、倒角及裝飾性結構（選中孔邊緣 > Delete）。
合并面：針對相鄰面片，使用“合并面”工具（Tools > 合并面）消除微小間隙或尖角。案例：機翼與機身連接處常存在微小面片，合并后可提升網格質量。若模型關于XY平面對稱，可僅處理單側結構，再通過鏡像生成整體（Tools > 鏡像）。鏡像驗證：鏡像后需檢查對稱面是否完全貼合，避免因公差導致網格不連續。
刪除冗余部件，移除內部支撐管、非承重連接件等，僅保留主承力結構。示例：無人機起落架安裝座若與靜力分析無關，可直接刪除以簡化模型。
接下來我們將進行建模處理，首先打開軟件，主要工作是劃分網格并進行命名。在這一過程中，添加的元素對分析并無實際影響，關鍵在于確保能夠進行計算。相關屬性的設置將在后續的ACP階段進行。
展開 有人/無人機編隊指揮控制系統結構設計
空軍航空大學教學考評中心, 吉林 長春 130022)
摘 要: 針對有人/無人機(manned aerial vehicle/unmanned aerial vehicle, MAV/UAV)編隊指揮控制系統結構設計問題進行了研究。以未來空中作戰為背景,結合MAV/UAV編隊作戰流程和特征,基于人機合作機制，設計了MAV/UAV編隊協同三層遞階式指揮控制結構,分別為任務規劃層、協調控制層和功能實現層。在此基礎上,分析了系統結構中關鍵模塊如輔助決策模塊、人機交互系統、編隊控制管理系統和航跡規劃路徑跟蹤系統的內容。最后，設計了人機交互系統指揮界面,并針對典型控制任務進行了仿真驗證。
關鍵詞: 有人/無人機編隊; 指揮控制系統; 人機合作; 三層遞階式
0 引 言
近年來,無人機(unmanned aerial vehicle,UAV)憑借其結構簡單、成本低和無人員危險等優點,在局部戰爭中被廣泛應用,UAV編隊在執行軍事探測、防御和攻擊任務扮演著重要角色。但是隨著戰場環境日趨復雜,UAV智能水平并未真正達到自主決策,傳統UAV編隊將無法滿足獨立完成作戰任務需求,有人機(manned aerial vehicle, MAV)/UAV編隊執行任務將成為未來戰爭的一種必然趨勢。與傳統UAV編隊相比,MAV/UAV編隊既提高了MAV的生存能力,又延伸了UAV探測距離和攻擊距離,充分發揮了飛行員在整個回路中的智慧與綜合判斷能力,大大提高了編隊作戰效能。因此,MAV/UAV編隊技術成為各軍事強國的研究熱點。
展開 
基于DoDAF的有人/無人機協同作戰體系結構建模
E-mail:tjnuaa@nuaa.edu.cn
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展開 基于HyperWorks的無人機復合材料翼梁結構優化
行業：航空航天
挑戰：降低復合材料翼梁結構重量
Altair 解決方案：利用Altair OptiStruct和 HyperStudy軟件中的復合材料 優化技術獲得減重50%的設計 方案。
優點：更長的飛行距離 ；攜帶更多的負載
背景介紹
無論在軍事領域還是民用行業，無人機(UAV)都是一種先進的工具。
無人機的優勢是在沒有人身危險的情況下快速提供重要數據，以滿足民用、商業和軍事組織對信息的巨大需求。
無人機幾乎可以做到實時提供遠程數據，它在政府和軍事機構的維和行動、情報搜集和作戰指揮等方面發揮了巨大的作用。除此之外，無人機還廣泛應用于農業監控和天氣追蹤等民用領域，并推動這些行業的長期發展。無人機涉及的關鍵技術從高級材料的微型化到航空電子學圖像模式識別等多學科技術，這些高科技的集成應用將為相關行業帶來巨大的挑戰和機遇。
挑戰
隨著無人機應用范圍的不斷擴大，有效負載比成為主要的設計驅動。對無人機系統來說，有效負載比就是在給定的機身情況下攜帶更多的負載、油料或增加功能。為實現這一目標，復合材料是一個不錯的選擇。無人機續航能力已不再受到機組成員的限制，而是取決于燃油消耗，因為無人機系統的空中加油技術還沒有實現。高空飛行 對系統總體重量的要求越來越高，通過使用先進的復合材料以及與之相關的優化技術，是獲得飛行性能、續航能力和（或）成功攜帶武器的關鍵所在。
無人機UAV百科：
UAV無人駕駛飛機的英文縮寫（UnmannedAerialVehicle），簡稱無人機。目 前，全球約有4.8萬架無人機。無人機不需要飛行員在機艙內進行駕駛，飛行 全過程在電子設備的控制下自動完成。
展開 基于3d打印結構拓撲優化的四旋翼無人機
靜力學結果從圖中可以看出滿足設計要求，模態分析結果中，可以看到其易產生共振的頻率，而電機正常工作頻率在90Hz，不在共振范圍。
圖22 優化重構結構ANSYS等效應力圖
圖23 優化重構結構ANSYS等效應變圖
圖24 優化重構結構8-11階振型圖
圖25 優化重構結構自由模態前20階振動頻率
四、應用前景分析
四旋翼無人機廣泛運用于航拍、森林防火、搜救，運送物資等領域，與傳統方法相比具有巨大優勢。四旋翼無人機的性能與其重量息息相關，在以往的無人機設計中設計師對機架結構設計與優化并不細致。
3D打印是一種以三維數字模型文件為基礎的新型制造技術，與傳統的減材制造方式不同，3D打印技術運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方法來構造物體，又被稱為增材制造。3D打印最大的優勢在于幾乎可以用于制造任意形狀的三維實體，讓設計者在設計過程不在受到加工工藝的束縛，可以根據最高效的傳力路徑實現結構的拓撲優化，為設計人員實現最優方案設計方案提供了可能。
與此同時，如何實現最大程度的實現結構優化設計是另外一大重點問題。多旋翼無人機結構設計主要依靠經驗設計來完成，設計人員根據已有的結構類型，設計出無人機機架的初始模型，然后通過設計需求和經驗公式對結構進行分析、校核、修正，由于小型無人機結構設計過程比較粗放，因此得到的結構一般留有很大的優化空間。目前國內外最先進的設計理念是通過計算機仿真技術進行虛擬分析，然后通過優化設計技術來改進設計方案。
通過拓撲優化方法對機架進行優化，能夠有效提升四旋翼無人機的飛行性能和續航時間，使得四旋翼無人機更加輕量化。同時隨著3D打印技術的快速發展，面向增材制造的創新設計理論和方法越來越完善，獲得具有可制造性的優質構型，已成為當今設計師和研究人員所面臨的新課題。
展開 吉利獲無人機專利授權，天線繞支撐結構轉動實現折疊與展開
6月2日訊，天眼查顯示，浙江吉利控股集團有限公司獲得“一種無人機天線折疊天線結構及應用其的無人機”專利授權，公告號CN213340682U，申請日期為2020年9月，授權日期為2021年6月1日，申請人為浙江吉利控股集團有限公司、四川傲勢科技有限公司。
專利信息顯示，本申請提供一種無人機天線折疊結構及應用其的無人機，包括：天線結構、支撐結構和彈性結構；支撐結構與無人機的機身連接，天線結構與支撐結構轉動連接；彈性結構的一端與支撐結構連接，彈性結構的另一端與天線結構連接；天線結構與無人機的機翼結構位于同側，且天線結構與機翼結構之間的距離不大于機翼結構的長度；
機翼結構向機身折疊時能夠向天線結構施加壓力，以使天線結構繞支撐結構轉動實現折疊；當施加在天線結構的壓力解除時，彈性結構能夠帶動天線結構繞支撐結構轉動實現展開。該無人機天線折疊結構在折疊時不需要額外的操作和設備，能夠有效節省時間和成本，且能夠降低無人機發射難度。
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極飛的泡沫還能夠吹多久？下一個暴雷的會不會是極飛?
展開 新增——三旋翼無人機輕量化結構的SLS 3D打印處理
前言
不久前，筆者就所做的三旋翼輕量化結構的加工工藝性進行驗證，通過FDM 3D打印工藝得到一縮小40%的實物（原文鏈接），中間還調侃了想用SLS一次成型的土豪們：）
不過時來運轉,筆者竟偶然趕上了一次某寶上體驗高精度SLS尼龍打印的活動 (≧?≦)ゞ
惠普尼龍打印的精度在0.003mm左右（震驚.jpg）,表面顆粒狀,石墨灰色，磨砂質感,又如上圖，筆者把模型又縮小了一些，以便縮短打印周期，遂得到等比例縮到30%后的實物模型。
多圖預警 ￣O￣)ノ
總結
1.惠普SLS尼龍打印的精度（0.003mm）實在是令人嘆為觀止，表面很多微小細節都表現的非常細致，磨砂質感也令人愛不釋手 o(^▽^)o
2.采用射流熔融3D打印方案，可以打印任何復雜的結構，包括鏤空，空心結構等，打印過程跟零件的復雜程度無關，制件的強度高。
3.筆者打印整個模型花費不到150元，網上有很多3D打印店，通過SLS SLA SLM等打印工藝可以得到較高的尺寸精度和精美細節表現力的部件，并具備一定的功能性，對外觀設計情有獨鐘的鄰友不要錯過~
附錄|SLS 3D打印工藝概述
展開 后記——三旋翼無人機輕量化結構的FDM 3D打印處理
前幾天，筆者發布了一篇名為“基于SolidThinking的仿生結構的三旋翼無人機輕量化設計”的帖子。
原文鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/426318
案例一出，瞬間驚起千層浪...有不少感興趣鄰友私信我，向我討論關于無人機的優化問題并問我能不能做出實物來,為了更好的驗證原設計的加工工藝性，筆者決定親自通過3D打印的方式得到實物模型，由于設備限制，筆者只能通過FDM 3D打印工藝得到實物，以下是具體的打印過程，供大家瀏覽：
FDM 3D打印工藝
我們對校核后的模型進行了簡化，通過FDM 3D打印工藝得到了一個等比例縮小后的實物模型，在此過程中非常感謝學校控制與計算機工程學院的大學生創新創業俱樂部暨Hunters本科生實驗室在打印設備和實踐場地上提供的大力支持，以下是具體的加工過程。
5.1 3D打印前處理
針對模型在FDM 3D打印過程中可能出現的問題，我們對模型進行了一些簡化和修復，目的主要是減少支撐和提高打印的質量，簡化后的模型如圖11所示。
圖11 簡化后的模型
限制于3D打印機平臺的大小，我們把原模型等比例縮小為原來的40%，并用JGreat軟件對其進行切片，每一處生成支撐，打印平臺粘附類型設置為檐邊，打印前的預覽如圖12所示。
展開 電機機座和法蘭盤的結構靜強度校核
1 分析內容和目的
本項目是與某集團電機廠合作對某型電機機座和法蘭盤部分進行結構靜強度校核。
2 分析方案
應用ANSYS Mechanical軟件對法蘭盤和機座進行靜強度分析。在分析中考慮兩個零件是通過螺栓固定在一起，可采用ANSYS提供的接觸綁定的功能將兩個部件進行固接。電機通過法蘭盤的端部的四個螺栓孔水平安裝在機構上，在模擬中可將法蘭盤的端部固定約束。由于安裝的環境和電機發熱的影響，考慮溫度載荷的作用。電機自重作用可轉化為力加到重心上。轉矩可相應轉化到機座上，通過機座將轉矩傳給法蘭盤。
依據上述分析思路，具體分析步驟如下：
第一步——零件裝配：基于客戶提供的三維幾何零件模型，在DM中進行裝配和編輯。
第二步——網格劃分：對三維幾何模型進行網格劃分，采用ANSYS—MESH進行自動網格劃分。
第三步——邊界條件設置：基于網格計算模型，施加各種邊界條件和載荷。
第四步——計算求解：提交上述調試通過的求解文件，實現求解分析。
第五步——撰寫計算結果分析報告：利用Workbench后處理功能，對計算結果文件進行各種數據處理，對法蘭盤的靜強度進行校核。
3 定義材料屬性
在WORKBENCH的Engineering Data 中定義材料HT200屬性，包括楊氏模量和泊松比，以及材料熱膨脹系數和參考溫度，具體參數數值見下表
表5-1 材料參數
4 零件裝配與網格劃分
將由廠方提供的兩個單體零件在DM中進行裝配，可充分利用DM強大的幾何建模和編輯功能，按照兩者的裝配關系進行準確定位。
展開 
美研究團隊開發結構功能一體化電池使小型無人機續航能力提高了一倍
近日，一架展長6英尺（1.8米）的小型手拋式無人機，采用機翼內置的結構功能一體化電池提供動力，完成了長達171分鐘的飛行（提高了一倍）！
此前，該無人機使用傳統電池和機翼曾經最長飛行91分鐘，結構功能一體化電池幾乎實現了續航時間的翻倍提升。該無人機使用的結構功能一體化電池技術，由凱斯西儲大學機械和航空航天工程學院教授維卡斯普拉卡什（VikasPrakash）所帶領的團隊開發，研究工作由NASA和俄亥俄州聯邦研究網絡（OFRN）共同資助。
結構功能一體化電池幾乎使無人機的續航時間增加了一倍
對于傳統的電動飛機，一般做法是將電池集中安置在機身中，電池組體積重量較大。結構功能一體化電池將電池單元分布式嵌入到機翼結構中，這項新技術帶來如下優點：一是減輕飛機重量；二是減小占用空間，增加有效載荷；三是增加飛機續航時間。
此次飛行試驗由Event 38 Unmanned Systems公司實施，試飛地點在俄亥俄州斯普林菲爾德-貝克利市機場。Event 38 Unmanned Systems公司位于阿克倫，主營業務是生產用于測繪和測量的固定翼無人機。該項目于2016年9月啟動，從OFRN拿到45萬美元資助。下一步，研究團隊希望將這種結構功能一體化電池系統擴展到更大的無人機甚至是有人駕駛飛機。
2017年，普拉卡什教授曾獲得了美國宇航局（NASA）130萬美元的資助撥款，目的是為下一代電動飛行器開發高性能結構功能一體化電池，將飛機結構的承載維形功能和電池的儲能供電功能相結合。
展開 