無(wú)人直升機(jī)改裝評(píng)價(jià)方案

評(píng)價(jià)方案直升機(jī)參數(shù)表1名稱(chēng)A/W95

XH-1HobbyCopter"Safari"/"BabyBelle"Eagle"Helicycle"Eagle'sPerchNolan51-HJUltrasport254長(zhǎng)、高（m）4.57x1.964.27x1.839.04x2.676.05x2.184.55x2.445.84x2.38旋翼直徑（m）5.946.557.626.354.426.4尾槳直徑（m）1.020.941.12無(wú)0.584槳盤(pán)面積（m2）27.733.745.628.630.732.1空重（kg）123161372227237115有效載荷（kg）9991272100146124最大起飛重量（kg）222252644386383239發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kW）

37120.511947.8X240.5最大速度（km/h）13696166177129167最大巡航速度（km/h）977213715397101實(shí)用升限（m）3200.424402100289530483290爬升率（m/min）276306航程（km）97193322259121航時(shí)（h）12.72.41.71.25乘員（人）112111價(jià)格（萬(wàn)）5.842.923.311.0321.5名稱(chēng)

CH-7"Angel"

CH-7"Kompress"

Mini-500Voyager-500

"Zeus""Skylark"長(zhǎng)、高（m）7.01x2.07.41x2.316.85x2.517.79x2.546.48x2.545.33旋翼直徑（m）5.796.275.846.755.79尾槳直徑（m）1.031.161.07槳盤(pán)面積（m2）26.330.926.835.826.3空重（kg203245219275487158有效載荷（kg）154205178253271170最大起飛重量（kg）357450397528758327發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kW）

47.884.549.3121.412765最大速度（km/h）139209185193170153最大巡航速度（km/h）109160120153145113實(shí)用升限（m）25005000305042673750爬升率（m/min）450450336365.8300航程（km）327320361380航時(shí)（h）33.732.5乘員（人）221121價(jià)格（萬(wàn)）35.964.71529.8名稱(chēng)DFHDragonfly333/334

EH1-01MasquitoM80GENH-4AirScooterII"Skytwister"長(zhǎng)、高（m）7.86x2.367.32x2.266.22x2.25—3.81x3.354.8x2.03旋翼直徑（m）6.66.15.5244.276.55尾槳直徑（m）1.120.911無(wú)槳盤(pán)面積（m2）34.229.223.912.614.333.7空重（kg28234022070144有效載荷（kg）218281230150150158最大起飛重量（kg450-500621450220302發(fā)動(dòng)機(jī)功率（kW）70.811289.57.5x448.6最大速度（km/h）148257180200100137最大巡航速度（km/h）120209148100105實(shí)用升限（m）30504495大于20233000爬升率（m/min）390335240航程（km）300555600100航時(shí)（h）241乘員（人）212111價(jià)格（萬(wàn)）4639.930.7二、直升機(jī)圖片A-BHelicoptersA/W95XH-1HobbyCopter"Safari"/"BabyBelle"Eagle"Helicycle"Eagle'sPerchNolan51-HJUltrasport254CH-7"Angel"CH-7"Kompress"Mini-500Voyager-500"Skylark"DFHDragonfly333/334EH1-01MasquitoM80JagJAGAirScooterIIGENH-4"Skytwister"三、評(píng)價(jià)方法通過(guò)現(xiàn)有有人直升機(jī)改裝成無(wú)人直升機(jī)是獲取無(wú)人直升機(jī)的一種常見(jiàn)的方式，這能很大限度的減小研制的風(fēng)險(xiǎn)，縮短研發(fā)周期，提高研制成功的概率?，F(xiàn)有的很多無(wú)人直升機(jī)就是由有人直升機(jī)改裝而成的，比如美國(guó)諾思羅普·格魯門(mén)公司研制的RQ-8A“火力偵察兵”無(wú)人機(jī)，采用施韋策公司的330SP型有人直升機(jī)的機(jī)體改裝而成，保存了該機(jī)本來(lái)的主體結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)、旋翼和傳動(dòng)系統(tǒng)，改善了外形以提高速度、增大了油箱以增長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，用余度飛行控制系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)無(wú)人飛機(jī)任務(wù)所需的機(jī)載設(shè)備、軟件和任務(wù)載荷取代了飛機(jī)座艙，通信系統(tǒng)、機(jī)載設(shè)備和軟件大部分由NG-RAC的“全球鷹”的系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)。要改裝一架性能優(yōu)越的無(wú)人直升機(jī)，一方面就要選擇一架合適的有人直升機(jī)作為原型機(jī)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，而大體滿(mǎn)足條件的直升機(jī)也許不止一架，這就需要我們提出一種選擇方法，運(yùn)用這種方法選擇出最佳的改裝原型直升機(jī)。評(píng)價(jià)一架有人直升機(jī)的是否適合改裝，可以從技術(shù)規(guī)定、重量效率、經(jīng)濟(jì)性、改裝特點(diǎn)等方面綜合考慮。在這里，我們假設(shè)技術(shù)規(guī)定、重量效率、經(jīng)濟(jì)性、改裝特點(diǎn)，在原型機(jī)的選擇過(guò)程中，所占比重為100:100:100:100，即每項(xiàng)滿(mǎn)分100分，綜合考慮四方面的因素，評(píng)分最高的直升機(jī)將被選為原型機(jī)。技術(shù)規(guī)定我們重要考慮總重、有效載荷、實(shí)用升限、續(xù)航時(shí)間、巡航速度幾方面，結(jié)合對(duì)所需無(wú)人直升機(jī)的性能規(guī)定，評(píng)價(jià)現(xiàn)有直升機(jī)的技術(shù)規(guī)定匹配情況，總重、有效載荷、使用升限、續(xù)航時(shí)間、巡航速度所占比例相同，即每一方面最高均為20分，最后把各項(xiàng)分?jǐn)?shù)值相加，獲取一個(gè)技術(shù)規(guī)定的評(píng)估分?jǐn)?shù)。總重：總重的規(guī)定是200kg-500kg，從抗風(fēng)能力和改裝后潛在的載重能力方面考慮，當(dāng)重量在規(guī)定范圍內(nèi)，則越重越好。但是不在范圍內(nèi)，說(shuō)明偏離規(guī)定，則認(rèn)為不好，規(guī)定200kg和500kg為12分，400kg為20分。所以對(duì)總重評(píng)分我們使用如下公式:Score1是分?jǐn)?shù)，為質(zhì)量。公式可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：（1）有效載荷：候選直升機(jī)對(duì)有效載荷的規(guī)定是大于50kg，所以有效載荷越大越好。鑒于所列直升機(jī)最大有效載荷不超過(guò)300kg，最小載荷不小于50，所以規(guī)定有效載荷50kg得12分，300kg得20分。所以得分計(jì)算公式為：即其中為有效載荷。（2）實(shí)用升限：直升機(jī)實(shí)用升限的規(guī)定是3000m，鑒于最大實(shí)用升限為5000m，所以實(shí)用升限的評(píng)分公式為：即（3）其中H是實(shí)用升限。續(xù)航時(shí)間：直升機(jī)對(duì)于續(xù)航時(shí)間的規(guī)定是4小時(shí)，考慮到所選直升機(jī)續(xù)航時(shí)間大多小于4小時(shí)，所以規(guī)定續(xù)航時(shí)間為0小時(shí)的為0分，5小時(shí)為20分。得分計(jì)算公式為：（4）其中h為續(xù)航時(shí)間。巡航速度：直升機(jī)巡航速度的規(guī)定是大于100km/h，巡航速度越大越好在此規(guī)定巡航速度小于50km/h為0分，達(dá)成300km/h為100分。所以得分計(jì)算公式為：即（5）其中v為巡航速度。綜合上述技術(shù)規(guī)定根據(jù)公式（1）～（5）計(jì)算得分，即（6）技術(shù)只規(guī)定評(píng)分（表2）編號(hào)名稱(chēng)總重（kg）有效載荷（kg）實(shí)用升限（m）續(xù)航時(shí)間（h）巡航速度（km/h）得分1A/W95222993200.419754.892XH-1HobbyCopter2529124402.77255.473"Safari"/"BabyBelle"37027221002.413767.584Eagle"Helicycle"38610028951.715365.335Eagle'sPerchNolan51-HJ3831463048976Ultrasport25423912432901.2510158.137CH-7"Angel"3571542500310966.978

CH-7"Kompress"45020550003.716082.169Mini-5003971783050312072.9710Voyager-50052825342672.515370.0811"Zeus"75827114512"Skylark"327170375011313DFHDragonfly333/3345002183050212062.3814EH1-01621281449520915MasquitoM80450230>2023414872.6816GENH-4220150300011005617AirScooterII15018"Skytwister"3021581052.重量效率：對(duì)有人直升機(jī)的改裝特性進(jìn)行評(píng)估，重量效率是一個(gè)很重要的因素，重量效率越大，說(shuō)明相同總重的直升機(jī)可以載重更多。規(guī)定重量效率得分計(jì)算公式為：（7）重量效率評(píng)分（表3）編號(hào)名稱(chēng)重量效率得分編號(hào)名稱(chēng)重量效率得分1A/W9544.59%44.5910Voyager-50047.92%47.922XH-1HobbyCopter36.11%36.1111"Zeus"35.75%35.753"Safari"/"BabyBelle"42.24%42.2412"Skylark"51.99%51.994Eagle"Helicycle"25.91%25.9113DFHDragonfly333/33435.10%35.105Eagle'sPerchNolan51-HJ40.73%40.7314EH1-0145.25%45.256Ultrasport25451.88%51.8815MasquitoM8051.11%51.117CH-7"Angel"43.14%43.1416GENH-468.18%68.188

CH-7"Kompress"45.56%45.5617AirScooterII9Mini-50044.84%44.8418"Skytwister"52.32%52.323.經(jīng)濟(jì)性：將有人直升機(jī)改裝成無(wú)人直升機(jī)，需要考慮其經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性涉及改裝經(jīng)濟(jì)性和使用經(jīng)濟(jì)性。改裝經(jīng)濟(jì)性重要體現(xiàn)在有人直升機(jī)的價(jià)格，而使用經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在空重、重量效率和旋翼尺寸。直升機(jī)價(jià)格直接影響改裝成本，重量大的直升機(jī)耗油大，重量效率也影響耗油率，而引入旋翼尺寸重要是由于旋翼尺寸體現(xiàn)直升機(jī)的尺寸，進(jìn)而增長(zhǎng)使用時(shí)的維護(hù)成本。經(jīng)濟(jì)性得分計(jì)算使用下面公式：即（8）其中，為直升機(jī)價(jià)格，為所列直升機(jī)價(jià)格最高的直升機(jī)的價(jià)格，旋翼直徑，最大旋翼直徑。為直升機(jī)空重,為最大空重。經(jīng)濟(jì)性評(píng)分（表4）編號(hào)名稱(chēng)價(jià)格(萬(wàn)元)空重（kg）有效載荷（kg）旋翼直徑（m）得分1A/W955.8123995.9455.762XH-1HobbyCopter161916.553"Safari"/"BabyBelle"42.93722727.6238.534Eagle"Helicycle"23.32271006.3542.415Eagle'sPerchNolan51-HJ11.032371464.4257.066Ultrasport25421.51151246.450.827CH-7"Angel"35.92031545.7945.418

CH-7"Kompress"64.72452056.2735.099Mini-500152191785.8454.6410Voyager-50029.82752536.7549.7311"Zeus"48727112"Skylark"1581705.7913DFHDragonfly333/3342822186.614EH1-01463402816.144.7615MasquitoM8039.92202305.5250.6416GENH-430.770150459.7717AirScooterII1504.2718"Skytwister"1441586.554.改裝特點(diǎn)：改裝特點(diǎn)重要考慮乘員數(shù)量、機(jī)艙形式、旋翼構(gòu)型、有效載荷。由于改裝時(shí)最重要的該工作是在直升機(jī)上安裝各種設(shè)備，已實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。乘員數(shù)量、機(jī)艙形式和有效載荷影響設(shè)備安裝的難易限度，雙旋翼直升機(jī)改裝比單旋翼容易。乘員數(shù)量、機(jī)艙形式、旋翼構(gòu)型、有效載荷各占相同比重，即各占25分。計(jì)算公式如下：（9）其中，表達(dá)乘員，乘員為1時(shí)取0.5，乘員為2時(shí)取1；為機(jī)艙，機(jī)艙不封閉取0.5，機(jī)艙封閉取1；為旋翼構(gòu)型，單旋翼取0.5，雙旋翼取1；有效載荷，最大有效載荷，最小有效載荷。改裝特點(diǎn)評(píng)分（表5）序號(hào)名稱(chēng)乘員機(jī)艙旋翼構(gòu)型有效載荷（kg）得分1A/W951不封閉單旋翼9946.312XH-1HobbyCopter1不封閉單旋翼9145.63"Safari"/"BabyBelle"2封閉單旋翼27286.74Eagle"Helicycle"1封閉單旋翼10058.95Eagle'sPerchNolan51-HJ1封閉雙旋翼14675.496Ultrasport2541封閉單旋翼12461.037CH-7"Angel"2封閉單旋翼15476.208

CH-7"Kompress"2封閉單旋翼20580.749Mini-5001封閉單旋翼17865.8410Voyager-5001封閉單旋翼25372.5111"Zeus"2封閉單旋翼27186.6112"Skylark"1不封閉單旋翼17052.6213DFHDragonfly333/3342封閉單旋翼21881.914EH1-011封閉單旋翼2817515MasquitoM802封閉單旋翼23082.9616GENH-41封閉雙旋翼15075.8517AirScooterII1不封閉雙旋翼15063.3518"Skytwister"1封閉單旋翼15864.06四、總結(jié)總評(píng)分（表6）序號(hào)名稱(chēng)技術(shù)規(guī)定重量效率經(jīng)濟(jì)性改裝特點(diǎn)總分百分制1A/W9554.8944.5955.7646.31201.5550.392XH-1HobbyCopter55.4736.1145.63"Safari"/"BabyBelle"67.5842.2438.5386.7235.0558.764Eagle"Helicycle"65.3325.9142.4158.9192.5548.145Eagle'sPerchNolan51-HJ40.7357.0675.496Ultrasport25458.1351.8850.8261.03221.8655.477CH-7"Angel"66.9743.1445.4176.20231.7257.938

CH-7"Kompress"82.1645.5635.0980.74243.5560.899Mini-50072.9744.8454.6465.84238.2459.5610Voyager-50070.0847.9249.7372.51240.2460.0611"Zeus"35.7586.6112"Skylark"51.9952.6213DFHDragonfly333/33462.3835.1081.914EH1-0145.2544.767515MasquitoM8072.6851.1150.6482.96257.3964.3516GENH-45668.1859.7775.85259.864.9517AirScooterII63.3518"Skytwister"52.3264.06（1）四個(gè)方面的評(píng)價(jià)涵蓋直升機(jī)的大部分技術(shù)指標(biāo)和性能指標(biāo)，具有參考價(jià)值。技術(shù)規(guī)定評(píng)分中，CH-7"Kompress"分?jǐn)?shù)最高82.16分，這重要是由于CH-7"Kompress"的實(shí)用升限和航時(shí)比較高。而Mini-500、Voyager-500和MasquitoM80分?jǐn)?shù)也較高，由表（2）可以看出這是由于這三款直升機(jī)總體參數(shù)都比較接近規(guī)定。這說(shuō)明技術(shù)評(píng)分規(guī)定可以體現(xiàn)相應(yīng)的直升機(jī)是否滿(mǎn)足技術(shù)改裝指標(biāo)。（2）重量效率也可以直觀地體現(xiàn)直升機(jī)的性能，從表（3）中可以看出這些直升機(jī)的重量效率大多在40%～50%這個(gè)范圍，最大不超過(guò)53%。經(jīng)濟(jì)性和改裝特點(diǎn)是所列直升機(jī)之間的比較，并不直接反映規(guī)定的指標(biāo)。因此選用的計(jì)算公式比較簡(jiǎn)樸，重要是為了區(qū)分它們之間的好壞，分?jǐn)?shù)大小沒(méi)有太大的直接意義，只有互相比較才干知道優(yōu)劣。（3）四方面的評(píng)分都是概括性的，比較籠統(tǒng)，除了重量效率，其它的都不能反映單一指標(biāo)的好壞。而在真正選取時(shí)，經(jīng)常會(huì)考慮其中的幾方面，這時(shí)，就要對(duì)這幾方面做具體的比較，它們的權(quán)值也會(huì)加大，而不是現(xiàn)在的平均。（4）由于一些參數(shù)沒(méi)有獲取，沒(méi)法完全比較所有直升機(jī)。從現(xiàn)在已經(jīng)打分的直升機(jī)中，可以看出MasquitoM80和GENH-4是最適合的，其中MasquitoM80各項(xiàng)指標(biāo)都很接近規(guī)定指標(biāo)，而GENH-4是共軸雙旋翼。從表（1）中可以看出MasquitoM80和GENH-4的確比較符合，所以總評(píng)分可以反映直升機(jī)特點(diǎn)，具有一定參考價(jià)值。這也說(shuō)明從技術(shù)規(guī)定、重量效率、經(jīng)濟(jì)性、改裝特點(diǎn)四方面去評(píng)判直升機(jī)的好壞比較全面。五、附錄Matlab計(jì)算程序clearallw0=[222252644386383239357450397528758327450621450220x1302];%總重w_yx=[9991272 100146 124154 205178 253271 170218 281230 150150 158];%有效載荷H_lim=[3200.424402100 2895304832902500500030504267y137503050 449520233000y2y3];%實(shí)用升限t=[12.72.41.7z11.2533.732.5z2z32z4 41z5z6];%續(xù)航時(shí)間v_xh=[9772137160120 153145 113120 209148 100a1105];%巡航速度D=[5.94 6.557.626.354.426.45.796.275.846.75b15.796.6 6.15.5244.27 6.55];%旋翼直徑w_e=[12316137222723711520324521927548715828234022070c1 144];%空重n_cy=[112111221121212111];%人員數(shù)n_gx=[111121111111111221];%構(gòu)型n_jc=[0.50.51111111110.511110.51];%機(jī)艙封閉與否jg=[5.8 d142.9 23.311.0321.5