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《无人机系统结构与设计》是一本针对高等职业教育层次无人机相关专业的教材，主要目的在于帮助职业院校学生快速了解无人机系统，并能够进行一定的无人机结构设计，快速上手无人机的动手制作。

本书主要阐述了无人机的整个系统构成以及不同无人机构型的结构组成形式，并着重介绍了无人机的动力系统，通过讲解无人机结构设计中常用的一些CAD软件，并基于CATIA软件介绍了一款固定翼无人机的内部结构设计过程，让学生能够了解该无人机的内部结构是如何设计出来的。本书强调学生的实际动手能力，专门有一个模块讲解无人机制作所需准备的工具、耗材以及制作技巧，并给出了两款无人机的制作教程。

本书适用于无人机工程类、应用类以及航空飞行器类职业本科和高职高专教学，也可用于培训类学校的无人机相关专业的理论教学，还可供无人机爱好者作为参考资料使用。

前言

模块一 了解无人机系统

学习任务1 机体结构 ...002

知识点1 机体的功能 ...002

知识点2 机体的材料 ...007

学习任务2 动力系统 ...008

知识点1 活塞发动机动力系统 ...009

知识点2 电机动力系统 ...010

学习任务3 飞控系统 ...014

知识点1 飞控系统的硬件组成 ...015

知识点2 飞控系统的功能 ...019

学习任务4 地面站 ...020

知识点1 地面站的功能 ...021

知识点2 地面站的组成 ...022

学习任务5 载荷 ...024

知识点1 载荷的定义 ...025

知识点2 常见载荷 ...025

模块二 无人机的结构构型

学习任务1 固定翼无人机 ...032

知识点1 机翼 ...032

知识点2 机身 ...035

知识点3 尾翼 ...036

知识点4 起落架 ...037

学习任务2 多旋翼无人机 ...039

知识点1 多旋翼无人机的结构组成 ...039

知识点2 多旋翼无人机总体结构布局 ...041

学习任务3 无人直升机 ...044

知识点1 直升机的机身 ...045

知识点2 直升机的旋翼 ...046

知识点3 无人直升机尾桨 ...048

知识点4 无人直升机的起落架 ...050

学习任务4 垂直起降固定翼无人机 ...050

知识点1 垂直起降固定翼无人机的优势 ...051

知识点2 垂直起降固定翼无人机的分类 ...051

模块三 无人机的动力系统

学习任务1 动力系统的基本概念 ...054

知识点1 无人机发动机的分类 ...054

知识点2 无人机发动机的品质要求 ...055

知识点3 无人机动力装置系统的组成 ...056

学习任务2 燃油动力装置 ...059

知识点1 活塞式发动机 ...059

知识点2 燃气涡轮发动机 ...070

学习任务3 电动动力装置 ...080

知识点1 电机 ...080

知识点2 电调 ...084

知识点3 螺旋桨 ...084

知识点4 电池 ...085

模块四 无人机结构设计

学习任务1 结构设计软件介绍 ...092

知识点1 CATIA ...092

知识点2 SolidWorks ...093

知识点3 AutoCAD ...094

学习任务2 设计准备 ...096

技能点1 翼型导入 ...097

技能点2 CATIA打开与设置 ...098

学习任务3 固定翼无人机结构设计 ...100

技能点1 翼型处理 ...101

技能点2 机翼中段设计 ...106

技能点3 外侧翼肋的设计 ...114

技能点4 机翼外段结构设计 ...118

技能点5 机身外形轮廓设计 ...127

技能点6 机身截面外形设计 ...129

技能点7 垂尾设计 ...133

技能点8 机身结构设计 ...134

技能点9 激光切割图纸的生成 ...139

模块五 无人机制作

学习任务1 无人机制作的准备 ...142

知识点1 工具 ...142

知识点2 耗材 ...156

知识点3 固定翼无人机制作技巧 ...160

学习任务2 固定翼无人机制作 ...179

技能点1 准备工作 ...181

技能点2 机身制作 ...181

技能点3 推力矢量电机的制作与安装 ...183

技能点4 水平尾翼安装 ...184

技能点5 推力矢量舵机和推杆的安装 ...185

技能点6 机头部分的安装与制作 ...185

技能点7 尾喷口的制作 ...186

技能点8 副翼的安装与制作 ...187

技能点9 垂尾的安装 ...187

技能点10 机身背部的安装 ...188

技能点11 接收机和电子调速器的安装 ...190

技能点12 飞机底部的安装 ...191

技能点13 飞机进气口的处理 ...192

技能点14 最终打磨与装饰 ...192

学习任务3 多旋翼无人机制作 ...193

技能点1 准备工作 ...194

技能点2 零部件选择 ...194

技能点3 四旋翼无人机的安装 ...199

参考文献 ...209

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前言

21世纪的第三个十年是无人机高速发展时期，为了满足生活生产的需要，各行各业都在普及无人机的使用。近年来，中国迅速成长为无人机行业的制造和技术强国，中国已经占据全球无人机市场份额的70%。根据中国航空工业集团有限公司发布的《通用航空产业发展白皮书（2022）》的数据，全球民用无人机市场规模保持快速增长，2021年全球民用无人机市场规模超过1600亿元，同比增长61.6%，预计到2025年市场规模将达到5000亿元。

随着无人机产业的快速增长，无人机行业对于无人机人才的需求也在日益增加，各大职业类院校纷纷开设无人机专业相关课程。对于高职院校来说，通过理论学习与实践相结合的教学方式能够显著地提升人才培养的质量。党的二十大报告指出，“统筹职业教育、高等教育、继续教育协同创新，推进职普融通、产教融合、科教融汇，优化职业教育类型定位”，再次明确了职业教育的发展方向。从国内外职业教育实践来看，产教融合是职业教育的基本办学模式，也是职业教育发展的本质要求。让学生能够跟上企业的发展节奏，是职业教育育人的目标。一些院校理论课程的开设超过了50%，对专业课程的开设重视度不够，对实践能力的培养还处于口头阶段，这样就不能把所学的理论知识很好地与实践相结合，由此导致学校教授的知识与实际岗位需求不对称，致使学生缺乏实践经验和实践操作能力，无法做到真正的理虚实一体化。

作者结合学生培养的实际需求，针对无人机的结构设计与制作编制了本书，从系统介绍、结构构型、动力系统、设计软件、设计过程、制作准备等方面详细介绍了无人机系统的结构与设计和制作相关知识；并给出了两款非常容易制作的无人机（一款固定翼、一款四旋翼）的制作教程，以期本书的读者能够快速了解和学习无人机系统的结构，并具备一定的无人机结构设计能力，快速上手无人机的制作，为后续的学习和工作打下坚实的基础。

本书的编写得到了南京工业职业技术大学以及山东步云航空科技有限公司的大力支持。本书参考了诸多其他无人机相关书籍以及互联网上的图片与资料，在此对这些作者表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中难免会出现错误与不妥之处，敬请读者提出宝贵意见以便后续的修订与再版，从而给广大读者带来更好的服务。