新型倾转旋翼无人飞行器设计分析

发布时间：2017-10-23 14:07

  本文关键词：新型倾转旋翼无人飞行器设计分析

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【摘要】：新型倾转旋翼无人飞行器是一种能够垂直起降、悬停和快速巡航的飞行器,适用于航空物探、空中运输和航拍等相关通用航空领域。该飞行器是在传统的倾转旋翼飞行器的基础上,在机身的头部和尾部各安装一个旋翼,这两个旋翼可以使得飞行器在直升机模式和固定翼飞行模式的转换过程中更加安全高效。新型倾转四旋翼无人飞行器的主要原理是,当机身两侧的旋翼处于水平位置的时候,旋翼旋转产生升力,飞行器可以像直升机一样垂直起飞、降落或悬停;在起飞之后,机身头部和尾部的旋翼开始旋转,使得飞行器有了一个向前的速度,当飞行器向前的速度达到一定值时,机翼产生的升力等于飞行器自身的重力,此时,机翼两侧的旋翼暂时停止旋转,等到机翼两侧的旋翼倾转机构使旋翼向前倾转90度至竖直位置之后,再使机翼两侧的旋翼旋转,此时,四个旋翼旋转均能够产生向前的推力,飞行器可以像固定翼螺旋桨飞机一样依靠机翼产生升力飞行,并且可以通过控制各个旋翼的转速和副翼来控制飞行器的俯仰、偏航和滚转运动,省去了传统倾转旋翼飞行器所需要的水平尾翼和垂直尾翼,减轻了结构重量,增大了有效载荷,提高了飞行器的操纵性和隐身性。本文在新型倾转四旋翼无人飞行器总体方案的基础上,确定了总体参数,并对飞行器的主要部件,如机翼、机身和旋翼倾转机构进行详细设计,然后应用CATIA软件建立飞行器三维计算模型,并将其外形数据导入Gambit软件,划分网格,最终利用Fluent软件计算了不同转速下旋翼产生的升力和不同飞行状态下的升力系数,阻力系数和俯仰力矩系数。根据数值仿真结果,分析了飞行器的气动性能,为今后倾转旋翼飞行器的结构优化提供了一定的参考。
【关键词】：倾转旋翼 总体设计 气动性能 数值仿真
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景与意义8-11
• 1.1.1 倾转旋翼机在军事领域中的应用9-10
• 1.1.2 倾转旋翼机的民用前景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-16
• 第二章 倾转旋翼无人飞行器总体设计16-30
• 2.1 设计要求16-17
• 2.2 倾转旋翼无人飞行器总体方案17-18
• 2.3 起飞重量估计18-19
• 2.4 翼载荷确定19-21
• 2.5 飞行器升阻特性估算21-25
• 2.5.1 确定最大升力系数21-23
• 2.5.2 确定零升阻力系数23-24
• 2.5.3 飞行器极曲线24-25
• 2.6 总体布局型式的选择25-28
• 2.6.1 现有布局的例子26-27
• 2.6.2 总体布局型式确定27-28
• 2.7 本章小结28-30
• 第三章 倾转旋翼无人飞行器详细设计30-46
• 3.1 机翼设计30-37
• 3.1.1 确定机翼总的结构布局30-31
• 3.1.2 机翼/机身总体布置的确定。31
• 3.1.3 机翼的展弦比31
• 3.1.4 选择翼型31-37
• 3.2 机身设计37-39
• 3.2.1 机身设计的要求37
• 3.2.2 机身参数的确定37-39
• 3.2.3 机身横截面的形状39
• 3.3 旋翼倾转机构设计39-45
• 3.3.1 旋翼倾转机构要求分析39-42
• 3.3.2 旋翼倾转机构的原理分析42-43
• 3.3.3 旋翼倾转机构功能实现43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 倾转旋翼无人飞行器气动特性分析46-62
• 4.1 计算流体力学基础和FLUENT简介46-48
• 4.2 计算模型建立及网格划分48-50
• 4.2.1 计算模型建立48-49
• 4.2.2 网格划分49-50
• 4.2.3 计算参数设置50
• 4.3 气动计算结果分析50-60
• 4.3.1 旋翼升力50-51
• 4.3.2 整机气动性能分析51-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 结论与展望62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 硕士学位期间发表的学术论文和参加项目情况说明67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 朱清华;李建波;倪先平;张呈林;;旋翼机总体设计的几个问题[J];航空科学技术;2006年05期

2 陈航科;张东升;盛晓超;王凯;;四旋翼飞行器悬停状态姿态控制建模与仿真[J];计算机仿真;2013年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李斌;绿色新政下中国绿色经济发展的相关问题研究[D];东北财经大学;2013年

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本文编号：1083757