本書由易到難、由簡到繁、循序漸進，從專業(yè)的角度為讀者展示微小飛機的設計、制作方法。本書分為初級篇和高級篇兩部分，其中，初級篇為微小飛機的設計與制作，內容包括 3D打印微小飛機、微小飛機動力測定、升力與阻力的確定、微小飛機性能分析、微小飛機的設計與制作技巧、電磁舵機的選購與制作、超級電容自由飛飛機及卡通生肖電動平板機的設計與制作等；高級篇以某小型無人機為例，介紹了固定翼無人機的設計、制作與試飛等研發(fā)全過程。
本書既可作為高校航空專業(yè)學生設計微小飛機、無人機，開展微小飛機實踐課程的教學用書，也可作為航模發(fā)燒友設計與制作航模的教材，還可作為相關無人機企業(yè)研發(fā)固定翼無人機的參考書。
作者：
作者沈海軍博士，是同濟大學教授，全國航空航天類教學指導委員會委員，同濟大學飛行器工程研究所所長，主要研究飛機設計、疲勞斷裂、納米力學等。書中的所有實例都是沈教授上課是親自指導制作過的，具有很強的可復制性。
孫延波和李漢東，高級工程師，分別為深圳博爾創(chuàng)意文化發(fā)展有限公司董事長和總經理，長期小飛機和航模設計制作，具有豐富的實戰(zhàn)經歷，并熱心于國防科普教育，取得了令業(yè)界矚目的斐然成就。
內容先進全面：
本書分為初級篇和高級篇。初級篇從當前先進的3D打印入手，逐步介紹讓新手順利入門；高級篇則是真刀真槍的設計制作小飛機，而起設計方法與真實飛機的設計類似，所用設計平臺工具也相似。麻雀雖小五臟俱全，設計制作一架小飛機，就可得到設計制作真飛機的體驗。
用意深遠：
本書面向具有一定基礎的廣大航空愛好者，目的是讓更多的航空愛好者變?yōu)檎嬲娘w機設計師，至少讓他們體驗設計飛機制作的樂趣與成就感，掌握飛機設計制作的主要流程和基本環(huán)節(jié)。本書將照亮通往飛機設計師的道路。
為配合高等航空人才的培養(yǎng),近年來,筆者在對同濟大學航空專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中實施了微小飛機實踐的教學改革。本書就是基于微小飛機實踐教學改革的成果而撰寫的,目的是將微小飛機的設計、制作經驗進行推廣。
全書內容安排如下:首先介紹了微小飛機實踐對航空人才培養(yǎng)的現實意義、實施方法,不同的飛機設計與制作實踐的層次,以及微小飛機實踐的目的;然后在初級篇:微小飛機的設計與制作中闡述了3D 打印微小飛機、微小飛機動力測定、升力與阻力的確定、微小飛機性能分析、微小飛機的設計與制作技巧、電磁舵機的選購與制作、超級電容自由飛飛機及卡通生肖電動平板機的設計與制作等內容;最后在高級篇:同舟號無人機研制中結合具體無人機型號,詳細介紹了該固定翼無人機的設計、制作與試飛等研發(fā)全過程。
本書內容編寫由簡到繁,注重理論聯系實際,通俗易懂;盡量減少飛機設計過程中的煩瑣理論公式,突出制作等動手實踐環(huán)節(jié)。本書由沈海軍執(zhí)筆編寫,孫延波和李漢東負責資料搜集和校對工作。
本書既可作為高校航空專業(yè)學生設計微小飛機、無人機,開展微小飛機實踐課程的教學用書,也可作為航模發(fā)燒友設計制作航模的教材,還可作為相關無人機企業(yè)研發(fā)固定翼無人機的參考書。
由于筆者水平有限,在編寫過程中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
作 者
2018年4月
沈海軍 博士，同濟大學航空與力學學院教授，同濟大學飛行器工程研究所所長，博士生導師，教育部航空航天教學指導委員會委員，《SF Journal of Aviation and Aeronautical Science》《The Open Mechanical Engineering Journal》編委。主要研究方向有飛機設計、疲勞斷裂、納米力學等。承擔或參加過國家863、國家自然基金、航空基金、上海市自然基金等多個項目。已發(fā)表論文250余篇。出版有《納米藝術概論》《近空間飛行器》等8部著作。曾獲江蘇省教學成果二等獎、上海市高校優(yōu)秀教材獎、同濟大學教學成果特等獎等。
孫延波 高級工程師，中國工藝美術協(xié)會理事，深圳市工藝美術協(xié)會副監(jiān)事長，深圳市國防教育促進會理事，深圳市博爾創(chuàng)意文化發(fā)展有限公司董事長。從事飛機設計15年，曾參與多種型號飛機的設計、研制工作。國內zui早開發(fā)仿真飛機模型，專攻高端展覽、展示模型，所設計的模型先后參加珠海航展、巴黎航展等知名展會，入駐軍博航空館、空軍館等，并被《中央電視臺》等媒體報道。開創(chuàng)了國內首家民營國防科普教育基地。發(fā)表專業(yè)論文6篇，擁有發(fā)明專利3項，外觀專利19項，榮立國家三等功1項。
李漢東 高級工程師。深圳博爾國防科普基地主任，博爾（深圳）航空航天教育有限公司總經理。曾從事飛機的技術經濟設計等方面研究工作。先后參與隨機網絡仿真系統(tǒng)的開發(fā)及某型軍機的應用等科研項目。曾任任職華為電氣、艾默生網絡能源等公司總監(jiān)，建立了博爾航空教育研究院。參與飛機設計手冊《飛機的技術經濟設計》分冊的編寫；先后在《飛機設計》等刊物發(fā)表論文13篇；獲航空科技進步二等獎一次。
緒論1
初級篇：微小飛機的設計與制作第1章3D打印微小飛機8
1.1簡介8
1.23D打印微小飛機的原型機與設計方案8
1.33D打印微小飛機的制作過程10
1.43D打印技術在微小飛機設計與制作上的優(yōu)勢與不足13
第2章微小飛機動力測定15
2.17 mm空心杯減速組/GWS4540槳動力系統(tǒng)15
2.2發(fā)動機靜拉力（或靜推力）的確定方法16
2.3發(fā)動機動拉力的測試18
第3章升力與阻力的確定20
3.1飛機升阻特性的幾個基本概念20
3.2NASA的Tunnel簡易氣動軟件21
3.3某微小飛機的初步構型26
3.4微小飛機升力和阻力的確定26
第4章微小飛機性能分析30
4.1飛機巡航迎角、最大平飛速度與質量的控制30
4.2尾容量與機翼上反角31
4.3飛機的航時32
第5章微小飛機的設計與制作技巧33
5.1常規(guī)布局飛機中各部件幾何尺寸的大致比例33
5.2微小飛機發(fā)動機的選擇33
5.3微小飛機的選材36
5.4常用膠水的使用36
5.5發(fā)動機的下拉與右拉37
5.6機翼上反角37
5.7前拉、腰推、后推發(fā)動機安裝要點38
5.8重心位置與確定方法38
5.9飛機的試飛與調試39
第6章電磁舵機的選購與制作40
6.1電磁舵機原理與通電線圈的電磁場40
6.2自制電磁舵機線圈與磁鐵的選取42
6.3電磁舵機的選取與制作44
第7章超級電容自由飛飛機的動力系統(tǒng)48
7.1超級電容自由飛動力系統(tǒng)簡介48
7.2超級電容與空心杯電機額定電壓的匹配49
7.3超級電容充電性能測試50
7.4電機螺旋槳性能測試52
7.5超級電容放電與動力系統(tǒng)性能53
7.6超級電容的有效存儲電量55
目錄微小飛機設計與制作漸進教程第8章超級電容自由飛飛機外形尺寸的確定56
8.1飛機設計動力基準的確定56
8.2飛機主要部件尺寸比例的確定57
8.3飛機元件及原材料的質量特性58
8.4飛機總質量W總與主機翼翼展L翼展之間的近似關系60
8.5飛機主要尺寸的確定61
8.6飛機修形與優(yōu)化61
第9章超級電容自由飛飛機的制作63
9.1制作材料的準備63
9.2發(fā)動機的安裝位置與拉力線64
9.3飛機的制作過程65
9.4試飛與調試67
第10章卡通生肖電動平板機的設計與制作(上）69
10.1卡通羊飛機CAD建模71
10.2建模過程71
10.3卡通羊飛機動力測試72
10.4卡通羊飛機升力和阻力的確定74
第11章卡通生肖電動平板機的設計與制作（下）76
11.1卡通羊飛機的性能分析76
11.2卡通羊飛機的制作79
11.3卡通羊飛機的試飛與調試82
高級篇：同舟號無人機研制第12章研究背景與設計性能指標84
12.1研究背景84
12.2設計性能指標84
第13章構型設計85
13.1氣動布局85
13.2機翼85
13.3尾翼86
13.4發(fā)動機位置87
13.5起落架形式87
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