无人飞机设计与实作 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书主要以固定翼无人机为例，来介绍无人飞机的设计与实作，让读者迅速的对固定翼飞机有基础全盘的认识。全书共分为十五个章节，从介绍UAV历史的发展与演进出发，说明飞行的基本原理及动力控制，进而带到常见的飞机结构及材料，及机翼的配置等，再以专案为主轴系统化实作，设计分析固定翼飞所必备的各个元素，完整描绘从原理设计到实作的全盘认识。

本书特色

　　1.透过固定翼式无人机，迅速理解飞机基础飞行原理、组装实务、测试径赛等专业飞机入门知识，为飞机专业领域最佳入门书籍。

　　2.操作内容丰富，且以飞机各部位置安排说明，用材、工具、设备、安装、组合等实务内容，让读者快速有系统的组织全机系统。

　　3.随着内文的前进穿插Design Box，以设计的角度，提点在真实飞机中的案例、设计与分析等等资讯，逐渐建立读者对于此领域的重要观念。


 

飞向未来：先进飞行器设计与工程实践 本书导言 人类对天空的向往从未止息。从莱特兄弟的首次试飞到如今的商业航天，飞行器的设计与制造一直是工程学皇冠上的明珠。本书并非聚焦于某一特定类型的飞行器，而是旨在提供一个宏大而深入的视角，探讨现代航空航天工程领域中那些跨越传统界限、引领技术革新的关键议题。我们深入剖析了复杂气动布局的优化方法、新型轻量化复合材料的应用，以及对高效、可靠动力系统的未来探索。 第一部分：空气动力学与飞行器气动布局的演进 本章首先追溯了经典空气动力学原理的建立，从牛顿的第三定律到伯努利方程在机翼设计中的应用。随后，我们将重点转向现代复杂气动布局的设计挑战。 超音速与高超声速气动 随着对速度极限的不断挑战，处理激波、边界层分离和热防护成为核心问题。本书详细阐述了激波设计理论（如波阻最小化设计），以及如何利用计算流体力学（CFD）工具对高超声速条件下的气动热效应进行精确模拟。我们探讨了如何通过控制先进的外部流场（如等离子体激励）来主动管理气动阻力与升力。 跨速域飞行器设计 设计能高效地在亚音速、跨音速和超音速区域稳定飞行的飞行器（如先进战斗机或高超音速巡航飞行器）需要解决气动耦合问题。本节详细解析了可变几何机翼（如后掠翼、内藏翼）的设计原理、变弯度技术，以及如何利用先进的柔性气动弹性理论来确保结构在不同马赫数下的气动弹性安全裕度。 低速与垂直起降（VTOL）空气动力学 在城市空中交通（UAM）和特种侦察领域，对低速悬停和过渡飞行的效率提出了极高要求。本书详细分析了涵道风扇、倾转旋翼和矢量推力系统的气动耦合效应。我们着重讨论了如何通过精确控制旋翼或涵道之间的气动干扰，实现最佳的悬停效率和最小的地面效应影响。 第二部分：先进推进系统与能源集成 推进系统是决定飞行器性能的根本。本书超越了传统的涡轮喷气发动机范畴，聚焦于面向未来任务需求的革命性动力技术。 高效涡轮发动机的优化与集成 我们审视了高涵道比涡扇发动机的最新发展，特别是针对降低噪声和燃料消耗的锯齿形喷口、主动气流控制技术。对于军用和高性能平台，本书深入探讨了高推重比、高耐热材料（如陶瓷基复合材料CMCs）在涡轮叶片中的应用，以及变循环发动机（Variable Cycle Engines, VCEs）如何通过改变气流路径实现全飞行包线的优化性能。 先进热力循环与混合动力推进 面向未来可持续飞行的需求，本书详细分析了分布式电力推进（DEP）系统的架构，以及如何将高能量密度电池或氢燃料电池与小型涡轮发电机进行耦合，实现混合电推进。我们还探讨了脉冲爆震发动机（PDE）和冲压-组合循环发动机（TBCC）在实现更高速度潜能方面的设计挑战与关键技术突破。 新型吸气式与非传统推进 对于更极端的飞行任务，本书介绍了超燃冲压发动机（Scramjet）的燃烧不稳定性控制、进气道设计优化，以及如何在复杂流场中稳定维持高焓气流。此外，我们也对依赖非空气工质推进（如先进离子推进器）在空间任务中的应用前景进行了技术评估。 第三部分：结构设计、材料科学与载荷分析 现代飞行器追求极致的轻量化和高可靠性。本书侧重于结构工程如何与先进材料科学紧密结合。 复合材料在结构中的应用与失效分析 本书详尽阐述了碳纤维增强聚合物（CFRP）在受力结构件中的铺层设计优化（如分层失效准则）。我们重点讨论了疲劳与损伤容限（Damage Tolerance）的设计哲学，以及如何利用无损检测（NDT）技术实时监测复合材料内部的微裂纹和脱层现象。 多功能集成结构设计 为了减轻重量并提高系统集成度，现代飞行器越来越多地采用“结构即功能”的设计理念。本书探讨了如何将燃油箱结构直接作为承力部件，以及如何将传感器、布线系统嵌入到蒙皮和翼盒结构内部，实现“智能结构”。 载荷预测与应力分析 除了传统的静力学和疲劳分析外，本书强调了随机载荷环境下的寿命预测。我们引入了先进的随机振动分析方法，以及如何结合环境数据（如湍流模型）和材料的本构关系，进行更精确的服役寿命评估和结构余度设计。 第四部分：先进控制系统与导航、制导与控制（GNC） 飞行器的性能最终依赖于其控制系统的响应速度和鲁棒性。 先进飞行控制律设计 本书重点介绍了非线性控制技术在复杂飞行器（如高机动性战斗机、失稳布局飞行器）中的应用，例如滑模控制（SMC）和自适应控制策略，这些策略能有效应对系统参数的变化和外部扰动。我们详细分析了如何设计增益调度（Gain Scheduling）控制器以确保跨速域性能的一致性。 导航、态势感知与自主决策 对于未来的自主系统，精确的导航和高保真度的态势感知至关重要。本书阐述了多传感器信息融合技术（如卡尔曼滤波、粒子滤波），以及如何利用深度学习和强化学习方法，使飞行器能够在未知或受限的环境中自主规划安全路径并规避动态障碍。 人机交互界面（HMI）的优化 在有人值守的平台中，飞行员与飞行控制系统的交互效率直接影响任务成功率。本书探讨了沉浸式显示技术、语音控制的可靠性，以及如何设计符合认知负荷原则的飞行仪表布局。 结论：迈向下一代飞行器 本书总结了当前技术前沿的融合趋势：高度的系统集成化、极端的材料性能依赖，以及完全的自主运行能力。未来的飞行器将是跨学科知识深度融合的产物，需要工程师们具备空气动力学、结构力学、控制理论和信息技术的综合视野，以应对日益复杂的飞行任务需求和环境挑战。本书旨在为这些未来设计者提供坚实的理论基础和前瞻性的实践指导。

第一部分 飞机飞行基础理论
Chapter 1 绪论
1-1 前言
1-2 UAV发展历史与文献回顾
1-3 无人机是什么
1-4 写作动机及目的
1-5 各章节概述
Chapter 2 机翼与流体力学
2-1 飞机基本受力
2-2 高速飞行议题
2-3 专有名词解释
Chapter 3 动力系统
3-1 电动马达
3-2 电池
3-3 内燃机
3-4 螺旋桨
3-5 涡轮喷射引擎
Chapter 4 无人飞机飞行控制
4-1 飞操面
4-2 UAV遥控器简介
4-3 基础飞行操作
Chapter 5 飞机结构受力传导与材料力学
5-1 机翼受力
5-2 尾翼受力
5-3 机身受力
5-4 起落架受力
Chapter 6 飞机构型、平衡与稳定
6-1 飞机的重心与平衡
6-2 飞机的升力中心
6-3 飞机构型与翼面配置
6-4 载重平衡
Chapter 7 无人飞行载具设计基础比例
7-1 一般通用无人飞行载具设计基础比例
7-2 特技用无人飞行载具设计基础比例
7-3 滑翔机／长滞空无人飞行载具设计基础比例

第二部分 无人飞机制造实务
Chapter 8 材料与工具
8-1 材料种类
8-2 工具种类
Chapter 9 飞操面设置与安装
9-1 飞操面制作与固定
9-2 飞操面控制与安装
Chapter 10 无人飞机的外型与成形
10-1 机身
10-2 机翼
Chapter 11 动力系统安装
11-1 电动马达
11-2 内燃引擎
11-3 反扭力
11-4 螺旋桨之固定
Chapter 12 基本操控设备
12-1 遥控与电装
12-2 发射机
12-3 电装
12-4 佈线方法与安装规范

第三部分 竞速飞机设计制造专案
Chapter 13 初步设计
13-1 任务需求
13-2 构型选择
13-3 动力设计
13-4 机翼设计
13-5 尾翼与飞操面设计
Chapter 14 细部设计与制造
14-1 机身制作
14-2 动力系统制作
14-3 尾翼制作
14-3 尾翼制作 14-10
14-4 成品规格 14-13
Chapter 15 实测与试飞结果
15-1 飞机飞行测试简介
15-2 试飞前的机身组装与校正
15-3 第一阶段原型机飞行测试
15-4 第二阶段原型机飞行测试
15-5 竞赛结果与讨论

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**第二段** 我一直以來都對科技發展充滿興趣，特別是近年來無人機技術的飛速進步，讓我更是躍躍欲試。在眾多琳瑯滿目的科技書籍中，《無人機設計與實作》這本書以其獨特的視角和深入淺出的內容，成功地引起了我的注意。這本書的編排結構非常人性化，從最基礎的概念入手，逐步深入到更為複雜的工程細節。我尤其喜歡書中對於空氣動力學原理的闡述，作者用非常易懂的方式解釋了機翼的升力是如何產生的，以及不同機身設計對飛行穩定性的影響。這部分內容對於我這樣沒有相關學術背景的讀者來說，猶如醍醐灌頂，讓我對無人機的飛行姿態有了更清晰的想像。接著，書中對於無人機的動力系統、能源管理以及控制演算法的介紹，更是讓我大開眼界。作者詳細講解了如何選擇合適的馬達、電池，以及如何透過軟體來調控無人機的飛行軌跡和姿態。我印象深刻的是，書中還探討了如何利用感測器來實現精準的定位和避障，這對於未來無人機在複雜環境中的應用至關重要。整本書讀下來，我感覺自己對無人機的理解層次提升了好幾個檔次，不再僅僅是停留在「天上飛的遙控飛機」這個層面，而是對其背後的複雜系統和精巧設計有了更為全面的認識。

评分☆☆☆☆☆

**第三段** 說實話，我平常閱讀的書籍類型比較廣泛，但對工程技術類的書籍總是有些敬而遠之。然而，《無人機設計與實作》這本書卻徹底改變了我的看法。我之所以會被這本書吸引，主要還是因為我對無人機這個新興科技充滿了好奇。這本書的文字描述非常生動，即使是對於一些較為專業的術語，作者也能透過貼切的比喻和生活化的例子來進行解釋，讓我這個非專業人士也能輕鬆理解。我特別欣賞書中關於無人機的結構設計部分，作者詳細介紹了不同材質的選擇，以及如何透過優化結構來減輕機身重量，同時保證其強度和穩定性。這部分內容讓我意識到，設計一台無人機絕非易事，需要綜合考量多方面的因素。另外，書中對於無人機飛行控制系統的介紹也讓我受益匪淺。作者闡述了PID控制、慣性導航系統等核心概念，並結合實際案例進行說明，這讓我對無人機是如何在空中保持穩定飛行有了更深入的了解。總之，這本書不僅為我打開了無人機世界的大門，更讓我對工程技術產生了濃厚的興趣。

评分☆☆☆☆☆

**第八段** 我一直覺得無人機的設計是一個集結了多種工程技術的複雜系統，而這本《無人機設計與實作》正是這樣一本能滿足我好奇心的書。它不只是介紹了無人機的外觀，而是深入到了每一個零件、每一個系統的運作原理。我特別喜歡書中關於無人機結構設計的章節，作者詳細介紹了不同材料的物理特性，以及它們在承受應力、減輕重量和提升氣動效率方面的考量。這讓我意識到，一台看似簡單的無人機，其機身設計也蘊含著大學問。另外，書中對於無人機的動力學建模和飛行控制演算法的闡述，也讓我印象深刻。作者用清晰的語言和豐富的圖例，解釋了如何利用數學模型來描述無人機的運動，以及如何設計出能夠精準控制無人機姿態和軌跡的演算法。這對於理解無人機的精準飛行和自主導航至關重要。我還發現，書中還涵蓋了無人機的感測器技術，包括慣性感測單元（IMU）、全球定位系統（GPS）以及視覺感測器等，並詳細介紹了它們的工作原理和數據融合的方法，這讓我對無人機如何感知周圍環境有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

**第九段** 近幾年無人機的發展實在太迅速了，從最初的軍事用途，到現在的航拍、測繪、甚至物流配送，都展現出巨大的潛力。這本《無人機設計與實作》恰好能滿足我對這項技術的深入了解。我尤其喜歡書中對無人機動力系統的講解，作者詳細分析了各種電機、電調和螺旋槳的性能參數，以及它們之間的匹配關係，這對於實際組裝無人機的愛好者來說，無疑是寶貴的指導。書中還探討了無人機的能源管理，包括如何計算飛行時間，如何選擇合適的電池容量，以及如何優化能源使用效率，這對於延長無人機的續航能力至關重要。此外，我對書中關於無人機的飛行姿態控制和導航系統的闡述非常感興趣。作者詳細介紹了PID控制器、卡爾曼濾波等核心技術，並結合實際應用案例進行說明，這讓我對無人機如何在複雜環境中保持穩定飛行和精準導航有了更深刻的理解。書中的圖表和插畫也運用得恰到好處，讓複雜的技術概念變得更加具體和易於理解。

评分☆☆☆☆☆

**第一段** 最近在書店偶然翻到這本《無人機設計與實作》，第一眼就被它紮實的內容和專業的編排吸引。身為一個對無人機充滿好奇但又對工程技術一知半解的愛好者，我總是期望能找到一本既能啟發靈感，又能提供實際操作指引的書籍。這本書的封面設計簡潔有力，沒有過多花俏的圖案，反而散發出一種沉穩的專業氣息，這讓我在還未翻開內頁之前就對它有了初步的好感。當我翻開第一頁，便被作者條理分明的架構所折服。從無人機的基本原理、飛行控制系統的演進，到各種感測器的應用和資料處理的演算法，每一個主題都涵蓋得相當深入，同時又不會過於艱澀難懂。作者似乎很懂得如何拿捏專業知識與讀者理解之間的平衡點，用詞精準，解釋清晰，即便是一些複雜的物理學概念，也能透過生動的比喻和清晰的圖解來輔助說明。我特別欣賞書中對不同類型無人機的比較分析，例如固定翼、多旋翼以及混合式無人機各自的優缺點，這對於我釐清不同應用場景下最適合的機型提供了寶貴的參考。此外，作者對於無人機的發展趨勢和未來展望的探討，也讓我對這個領域的潛力有了更深刻的認識。總之，這本書讓我感覺就像在一位經驗豐富的導師的引導下，一步步探索無人機世界的奧秘，而不是獨自一人在浩瀚的知識海洋中摸索。

评分☆☆☆☆☆

**第四段** 在科技日新月異的時代，無人機的應用範圍越來越廣泛，從軍事偵察到農業監測，再到物流配送，幾乎無處不在。這本《無人機設計與實作》恰好滿足了我對這項技術的求知慾。我本身並非工程背景，但這本書的編寫風格卻非常親民。作者以一種循序漸進的方式，帶領讀者逐步認識無人機的各個構成要素。從機體結構的材質選擇、空氣動力學的基礎原理，到各種傳感器（如陀螺儀、加速度計、GPS）的原理及應用，再到更為關鍵的飛行控制系統的設計與演算法，每一個環節都解說得十分清晰。尤其讓我感到驚喜的是，書中還深入探討了無人機的動力學模型、姿態估計以及路徑規劃等進階內容，這些內容對於想要深入了解無人機原理的讀者來說，無疑是極具價值的。書中的圖表和插畫也運用得恰到好處，讓複雜的技術概念變得更加具體和易於理解。例如，在解釋不同翼型如何產生升力時，作者提供的圖解就非常直觀，讓我立刻就能領會。此外，書中對於無人機的電力系統和通信系統的講解也相當詳盡，包括如何選擇合適的電池、充電方式，以及如何建立穩定的無線通信鏈路。

评分☆☆☆☆☆

**第五段** 最近一直在關注無人機的發展，看到這本《無人機設計與實作》的書名，就覺得很有吸引力。我對無人機的興趣源於它在影像拍攝和戶外探險方面的應用，因此一直想了解更多關於它的技術細節。這本書的出發點非常實際，它不僅僅是理論的探討，更強調了「實作」二字，這讓我非常期待。翻開書頁，我發現作者對無人機的每一個系統都進行了細緻的剖析。例如，在介紹無人機的機體設計時，作者不僅分析了不同形狀的優勢，還探討了材料選擇對飛行性能的影響。在動力系統的部分，作者詳細講解了電機、電調、螺旋槳之間的匹配關係，以及如何根據任務需求來選擇合適的配置。更讓我覺得實用的是，書中還包含了一些關於無人機組裝和調試的建議，雖然我可能暫時沒有實際動手的機會，但這些內容讓我對整個製作流程有了概念。作者還探討了無人機在不同天氣條件下的飛行表現，以及如何應對風力、雨水等環境因素的影響，這對於實際操作者來說是非常重要的考量。總之，這本書給我一種踏實的學習感受，它讓我感覺自己正在一步步接近如何從零開始打造一台無人機。

评分☆☆☆☆☆

**第七段** 最近對科技議題非常關注，尤其是無人機的應用，真的讓人覺得非常有趣。這本《無人機設計與實作》光看書名就覺得內容會非常紮實，實際翻開後果然不負所望。我一直覺得無人機的飛行穩定性非常重要，所以書中關於飛行控制系統的講解，我看得特別仔細。作者詳細介紹了各種控制演算法，從基本的PID控制到更為先進的自適應控制，並通過圖示和數學公式來輔助說明，讓我對無人機是如何在複雜的飛行環境中保持穩定的姿態有了更深入的了解。這本書的優點在於，它不僅僅停留在理論層面，而是將理論與實踐緊密結合。作者在介紹各種組件時，都會提及它們在實際應用中的作用和選擇的考量因素，例如如何根據無人機的用途來選擇合適的馬達、電池和螺旋槳。書中還對無人機的通信系統進行了詳盡的介紹，包括不同頻段的無線通信技術，以及如何確保數據傳輸的穩定性和安全性，這對於遠距離操控無人機非常重要。此外，作者還探討了無人機的地面站軟體，以及如何利用軟體來監控無人機的飛行狀態、規劃任務和分析數據，這讓我對無人機的整個工作流程有了更全面的認識。

评分☆☆☆☆☆

**第十段** 對於我這種對新科技產品充滿好奇心的人來說，無人機絕對是近年來最令人興奮的發明之一。看到《無人機設計與實作》這本書，立刻就燃起了我的求知慾。這本書的優點在於，它能夠將複雜的工程原理，用一種相對容易理解的方式呈現給讀者。我尤其欣賞書中對無人機結構設計和空氣動力學的講解。作者不僅介紹了不同機型的特點，還深入探討了如何通過優化機身設計來提升飛行穩定性和效率，這讓我對無人機的飛行原理有了更深層次的認識。書中對於無人機的飛行控制系統的闡述更是讓我大開眼界，作者詳細介紹了各種感測器的工作原理，以及如何通過精密的演算法來實現無人機的精準控制。這部分內容對於理解無人機在複雜環境中的穩定性和機動性至關重要。此外，書中還探討了無人機的電力系統和通信系統，包括如何選擇合適的電池、如何確保無線通信的穩定性和安全性，這些都是在實際操作無人機時非常重要的考量。總之，這本書不僅滿足了我對無人機技術的好奇心，更讓我對未來的無人機發展充滿了期待。

评分☆☆☆☆☆

**第六段** 我一直對科技創新充滿熱情，特別是最近幾年無人機的崛起，讓我覺得這是一項非常具有潛力的技術。當我在書店看到《無人機設計與實作》這本書時，便立刻被它吸引了。這本書的內容涵蓋了無人機從概念到實踐的整個過程，對於我這樣想要深入了解無人機技術的讀者來說，是絕佳的入門讀物。我最欣賞的是作者在講解複雜技術概念時的清晰度。例如，在解釋無人機的飛行姿態控制時，作者不僅介紹了陀螺儀、加速度計等傳感器的作用，還詳細闡述了如何利用這些數據來計算和修正無人機的俯仰、滾轉和偏航角。書中的圖表和公式雖然專業，但都輔以生動的文字說明，讓非專業人士也能理解。我尤其喜歡書中關於無人機的任務規劃和導航系統的討論。作者詳細講解了如何為無人機設定飛行路徑，如何利用GPS進行精準定位，以及如何實現自主飛行和物體識別。這部分內容讓我看到了無人機在自動化和智能化方面的巨大潛力。此外，書中還探討了無人機的續航能力、載重能力以及飛行安全等關鍵技術問題，這些都是在實際應用中必須考慮的重要因素。