固定翼长航时PX-02无人机结构设计

　　这款固定翼构型的无人飞行器，主要面向低空地理测绘、农林作业巡检、边境线巡查、应急灾情探查这类长航时作业场景设计，相比多旋翼构型，它能依托固定翼的气动升力特性实现更长的留空时间，覆盖更大的作业半径，不需要频繁起降更换电池或者补充燃料，适合大范围线性区域或者大面积区块的作业任务。从整体结构布局来看，它采用了常规高单翼加尾撑式双垂尾的布局，机翼布置在机身上部，能够减少机身对机翼下洗气流的干扰，同时给机身下部的任务载荷留出充足的安装空间，不管是挂载航测相机、多光谱传感器还是小型通信中继设备，都不会和机翼结构产生干涉。尾撑结构从机翼后缘位置向后延伸，连接末端的双垂尾与平尾，这种设计一方面能缩短尾翼连接结构的传力路径，降低尾部结构的重量，

　　另一方面双垂尾的布局能提升飞行器侧风环境下的航向稳定性，在低空复杂气流条件下飞行时，航向保持能力比单垂尾布局更有优势，遇到突发侧风不容易出现偏航发散的情况。起落架采用后三点式固定起落架设计，三个机轮分别布置在机身前部下方、两个尾撑靠近机翼后缘的下方位置，固定起落架虽然会增加一部分飞行阻力，但省去了收放机构的重量与结构复杂度，对于作业类无人机来说，野外起降条件往往比较简陋，固定起落架的抗冲击能力更强，维护难度更低，不需要额外设计起落架舱与收放锁定机构，降低了整机的故障点，哪怕在平整的硬化路面或者压实的土跑道上都能完成起降，对起降场地的要求更低。机身采用流线型纺锤体设计，头部做了圆润的钝头处理，能够降低亚音速飞行状态下的头部压差阻力，

　　机身内部从前到后依次可以布置任务载荷舱、飞控设备舱、动力能源舱，各个舱段之间设置结构隔框进行分隔，隔框既承担机身的环向结构强度，也作为各个设备的安装基准面，设备安装时可以直接通过快拆支架固定在隔框的预置安装孔上，不需要在机身蒙皮上额外打孔，保证机身气动外形的完整性。机翼采用大展弦比平直翼设计，翼型选用低速高升力翼型，在低速飞行状态下能获得较高的升阻比，降低飞行时的能源消耗，机翼和机身的连接采用快拆式插销结构，拆解之后机翼、尾撑、机身可以分开收纳到运输箱内，方便野外作业时的转场运输，不需要借助大型运输设备，普通作业车辆就能完成整机的转运。在结构设计过程中，重点考虑了安装边界的适配性，机身下部的载荷舱预留了标准的航测设备安装接口，安装孔位间距符合行业通用的载荷安装规范，能够适配市面上主流的多款航测相机、多光谱扫描仪、小型激光雷达设备，不需要用户自行改装安装支架。机翼的翼尖位置预留了航行灯与数传天线的安装位，天线安装座做了气动修型处理，不会破坏机翼的整体气动外形，同时能保证数传信号的全向覆盖，不会因为机身结构遮挡出现信号盲区。尾翼部分的操纵面采用铰链式连接，舵机内嵌在尾撑与尾翼的连接结构内部，舵机摇臂和操纵面通过短连杆直接连接，减少传动间隙，提升操纵响应的精度，在低空作业遇到紊流时，飞控系统能通过舵面的快速调整保持飞行姿态稳定。起落架的机轮采用带阻尼的减震支柱连接，能够吸收起降过程中的冲击载荷，避免冲击直接传递到机身结构上损坏内部搭载的精密传感设备，

　　减震支柱的行程经过匹配设计，在正常作业重量下起降时，不会因为冲击过大出现机轮弹跳或者结构过载的情况。整体结构的重量分配经过优化，整机重心落在机翼平均气动弦长的30%左右位置，这个重心区间既能保证飞行器的纵向静稳定性，又不会让平尾需要付出太大的配平阻力，飞行过程中各个操纵面的配平偏度都保持在较小的范围内，能进一步降低飞行能耗，提升续航表现。在结构强度校核阶段，针对作业过程中可能遇到的突风过载、起降冲击过载都做了冗余设计，结构件的选材兼顾轻量化与强度要求，主承力结构采用高强度航空层板与碳纤维复合材料搭配，蒙皮采用硬质泡沫加碳纤维蒙皮的夹层结构，既保证了外形的精度，又有足够的结构刚度，飞行过程中不会因为气动载荷出现蒙皮鼓胀或者变形的情况，保证气动外形始终处于设计状态。