简易飞行器设计与制作+文献综述(2)
飞行器分为3类：航空器、航天器、火箭和导弹。在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、飞艇、飞机等，它们是靠空气的静浮力，或相对空气运动产生的升力飞行。在空间飞行的飞行器称为航天器，如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等，它们在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然后在引力作用下完成轨道运动。
火箭和导弹是以火箭发动机为动力的飞行器，可以在大气层内，也可在大气层外飞行，导弹是装有战斗部的、可控制的火箭，主要有在大气层外飞行的弹道导弹和装有翼面，在大气层内飞行的巡航导弹等。
1.1 探空火箭的发展历程
火箭是利用反冲力推进的速度快、用途广的飞行器。中国人是富有想像力和探索精神的民族，古时很多关于飞离地球、奔向太空的神话传说，都激励人们挑战自然。有了火箭之后，中国人还首次尝试了火箭载人飞行，又研制了二级火箭，并提出回收火箭的构想，古时的中国人在这些方面都走在当时世界的前列。
中国古书中“火箭”一词常指不同武器，这里所说的火箭，指一种飞行装置，以固体黑火药为燃料和助燃剂，借燃烧室迅速喷出高压气体所产生反作用力而推动的飞行装置，并可在大气或没有空气的情况下工作。中国人发明的火箭与近现代火箭工作原理相同，是近现代火箭的祖先。
1.1.1 国内外探空火箭的发展现状
1.1.2 探空火箭的发展趋势
1.2 探空火箭的优缺点
探空火箭特点[3]是其飞行弹道接近垂直剖面，它可以测量30-200km高度范围内的数据资料，在这一高度范围内它是唯一的直接探测手段，这是高空球和人造卫星所不具备的，但是也有缺点就是探测时间短。
在空间科学研究中，探空火箭与人造卫星相比有以下几个特点：
（1）在30-200km高度范围内可以进行原位测量，填补了高空气球和人造卫星的空白高度。
（2）可直接测量大气参数的垂直分布，特别适合制定全国性的或地区性的高空大气模式模式。
（3）操作方便，发射简单。
（4）航天遥感技术有时需要探空火箭原位测量的数据资料，进行对比、校准与补充。
（5）探空火箭设置回收系统后，可对有效载荷及时进行回收，对探测得到的数据资料及早进行分析和研究。
（6）研究费用低，研制周期短。
因此，世界上许多国家为了开展空间科学研究都十分注重发展探空火箭，即使像美国这样的空间技术发达的国家，仍然强调要发展探空火箭，探空火箭发展稍晚的日本和印度也是认为探空火箭使用多且成绩突出。
1.3 本论文的研究背景、目的及主要工作
本论文以2012年科研类全国航空航天模型锦标赛为背景，主要开展简易飞行器的设计与制作研究，经充分调研和资料文献的查阅，重点涉及以下四方面的研究内容：
（1）简易飞行器的气动布局设计；
（2）简易飞行器结构设计；
（3）简易飞行器飞行过程仿真计算；
（4）简易飞行器发射、回收可行性验证。
2 飞行器总体设计
以2012年科研类全国航空航天模型锦标赛为背景，本节开展简易飞行器的总体设计研究工作，在研究过程中充分考虑飞行器的实际飞行工况，从易加工、易操作、安全和稳定的角度开展以下工作。
在简易飞行器气动布局设计中，气动外形是很重要的一部分。如果气动外形提供不了足够的升力来进行机动飞行，那就不能纠正偏差，从而不能完成预设任务，降落不到预定地点；如果外形阻力很大就会消耗很大的能量而达不到所需射程和性能。飞行器气动外形是确定整个飞行器的基本性能的依据，当飞行器外形确定后计算其气动特性，进而计算和分析飞行器的飞行特性[1]。在气动布局设计方面，需根据任务要求，寻求满足要求的头锥外形、尾段、尾翼形状与数量、发动机型号，确定载荷质量和箭体质量，最终形成飞行器的总体设计方案，设计流程图如图2.1所示。
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