未來能源需求的發展下，設計一架低功耗的電能無人飛行載具一直是本實驗室的目標。因此本論文藉由飛行載具設計理論去探討並設計電能無人飛行載具。吾人以無人飛行載具之最低功率需求與最低總重為設計條件，去因應不同的任務需求而產生不同的性能需求做能源配置的可行性評估。透過此可行性評估選擇合適的能源而接下去完成電能無人載具的設計。最後吾人將利用MATLAB撰寫軟體，當作開發工具供實驗室未來設計無人機的評估使用。

By energy needs in the future, how to design electrical powered unmanned aerial vehicles became the main goal for our lab. In addition, to design electrical powered unmanned aerial vehicles also became the target to this research. Energy distribution’s feasibility assessment is the first priority to adapt to the difference of missions requirements or the difference of the performance requirements. Through this feasibility assessment to choose a reasonable type of power, which is electrical powered, to accomplish the following aircraft design. After all, Matlab is used as a development tool in this research and for further research.

目錄
目錄	iii
圖目錄	vi
表目錄	viii
第一章 緒論	1
1.1研究動機與目的	1
1.2文獻回顧	1
1.3研究方法	2
第二章 能源配置可行性重量估算	2
2.1最小功率需求	2
2.2無人載具重量分析	6
2.3電池重量估算	7
2.4太陽能板重量估算	8
2.5總重量估算	11
第三章 無人載具能源配置可行性設計	12
3.1流程介紹	12
3.2參數設計	15
第四章 能源配置可行性評估之討論	20
第五章 電動無人載具設計	23
5.1設計流程介紹	23
5.2 任務需求	27
5.2.1 最佳續航力 (Optimum Endurance)	27
5.2.2 最佳航程 (Optimum range)	28
5.3最大起飛重量	30
5.3.1重量估算I	30
5.3.2 結構重量比值估算	31
5.3.3重量估算II	32
5.4 翼面積與動力需求	33
5.4.1 失速速度	34
5.4.2 最大飛行速度	36
5.4.3 爬升率以及服務升限	38
5.4.4 最小功率需求	43
5.4.5 結果與討論	45
5.5 主翼設計	47
5.5.1 翼型選擇	47
5.5.2 主翼安置角	49
5.5.3 主翼相對位置	50
5.6 尾翼設計	53
5.6.1 設計假設	53
5.6.2 中性點	54
5.6.3 水平尾翼面積	56
5.6.4 水平尾翼安置角	57
5.6.5 垂直尾翼面積	57
5.7 控制面設計	59
5.7.1 副翼設計	59
5.7.2 升降舵設計	61
5.7.3 方向舵設計	65
5.8 DIGITAL DATCOM 修正設計參數	71
5.8.2 修正I	71
5.8.3 修正II	72
第六章 結果與討論	74
第七章 未來展望	77
參考文獻	78
附錄 A 最小功率需求下係數表示式	79
附錄 B 翼面積與翼負載的關係式	81
附錄C 最小推力需求下之表示式	83
附錄D 最小推力需求下係數表示式	86
附錄E 爬升率推導	88
附錄F 尾翼面積與穩定域度表示式	90
附錄G DIGITAL DATCOM	91
G.1  DATCOM輸入格式	91
G.2  DATCOM輸出格式	98
G.3  DATCOM input file	98
附錄H 電池質量密度驗證實驗	101
附錄I m-file input	103
I.1主程式 :	103
I.2副程式1 : 最大起飛重量解聯立方程式	112
I.3副程式2 : 大氣程式	113
I.4副程式3 : 下洗流程式	117
附錄J 投稿論文	125

圖目錄
圖 1 總重與速度關係圖。	13
圖 2能源可行性評估之流程圖	14
圖 3流程圖	26
圖 4使用歷屆UAV資料線性回歸圖	32
圖 5 失速速度限制函數滿足區域示意圖	36
圖 6最大飛行速度限制函數滿足區域示意圖	38
圖 7 爬升率示意圖	39
圖 8可供功率(available power)與功率需求(power require)的關係圖	40
圖 9服務升限限制函數滿足區域示意圖	43
圖 10最小功率需求限制函數滿足區域示意圖	44
圖 11 結果示意圖	45
圖 12 NACA翼型搜尋圖	48
圖 13 NACA4424升力與攻角示意圖 [3]	49
圖 14重心示意圖	50
圖 15 s1223空氣動力中心示意圖	51
圖 16相對位置關係圖	55
圖 17 中性點座標化示意圖	56
圖 18副翼參數示意圖	60
圖 19升降舵方向性示意圖	62
圖 20 舵面效益 與控制面面積比值  的關係圖	64
圖 21方向舵方向性示意圖	65
圖 22側滑角示意圖	67
圖 23遭遇右側側風示意圖	68
圖 24 DIGITAL DATCOM 驗證流程圖I	72
圖 25 DIGITAL DATCOM 驗證流程圖II	73
圖 26 Input file樣式	91
圖 27 Output file樣式	98
 
表目錄
表 1 設計參數	15
表 2 僅電池電源供給。	17
表 3電池與太陽能源混和供給(不可蓄能充電放電)	18
表 4僅太陽能源供給(不可蓄能充電放電)	19
表 5 各項能源結果比較表I (續航24小時)	20
表 6太陽能板功率實驗比較表I	21
表 7太陽能板功率實驗比較表II (續航9小時)	21
表 8各項能源比較表II (續航9小時)	21
表 9主翼展弦比 對照圖	23
表 10外型阻力係數 對照圖	24
表 11初步設計參數	24
表 12淡江大學UAV實驗室無人載具參數	31
表 13最大升力係數關係圖	35
表 14垂直尾翼與水平尾翼尾容比關係圖	58
表 15副翼設計參考參數	61
表 16增益值 與外型阻力係數 	74
表 17鴻鵠翼型參數表	74
表 18吾人設計參數與鴻鵠參數比較表	74

[1] 	孫景緯, “太陽能飛機太陽能與鋰電池混和供電設計與實作,” 於 淡江大學航太系研究所碩士論文, 新北市, 105. 
[2] 	M. H. Sadraey, Aircraft design a systems engineering approach, United Kingdom: Wiley, 2013. 
[3] 	I. H. A. &. A. E. V. Doenhoff, Theory of wing sections, NewYork: Dover, 1959. 
[4] 	J. John D. Anderson, Aircraft performance and design, United States: McGrawed Hill, 1999. 
[5] 	W. F. Phillips, Mechanics of flight, New Jersey: Wiley, 2004. 
[6] 	M. H. Sadraey, Aircraft design a systems engineering approach, United Kingdom: Wiley, 2013. 
[7] 	R. C. Nelson, Flight stability and automatic control second edition, United States: Mcgraw Hill, 1998. 
[8] 	林柏名, “無人飛行載具的最佳化設計,” 於 淡江大學航空太空工程學系碩士班, 新北區 淡水區, 103.