分布式独立控制多旋翼飞行器的设计与研究

发布时间：2018-01-04 05:10

  本文关键词：分布式独立控制多旋翼飞行器的设计与研究　出处：《南昌航空大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 多旋翼 机械 气动性能 数值仿真 抗风性能 旋翼转速

【摘要】：由于常规四旋翼飞行器左右偏航的操纵是通过改变旋翼转速的相对大小来控制的,这样转速大的旋翼势必会使机身产生一个倾斜的力矩,这个力矩会使机身往旋翼转速小的方向倾斜,经常性的控制方向意味着需要经常性的倾斜机身。经常性的更换倾斜平面对于需要在正常巡航状态下拍摄的无人机来说并不能使其达到很高的拍摄要求,若旋翼机发展到载人飞行器时本身狭小的空间经常性的侧倾会给驾驶员造成疲劳驾驶和眩晕;其次,飞行器前进的动力也必须来自于机身侧倾时旋翼产生的水平分力,这就意味着当飞行器处于水平状态时是没有前进动力的,只能处于悬停状态。而本文提出的一种分布式独立控制多旋翼飞行器无需侧倾机身就可产生前飞的拉力,大大提高了飞行器的气动性能。分布式独立控制多旋翼飞行器是一种旋翼与机械相结合的飞行器,它由六个旋翼构成,其中包过提供推进动力的前旋翼和后旋翼,提供垂直方向力的四个垂直旋翼,六个旋翼均匀分布在一个碟形转盘的圆周上,碟形转盘内部加工有凹槽和齿轮机构用于连接于机体装置和起落架,通过机体装置内的主动齿轮带动碟形转盘的转动,从而可以带动旋翼绕机体轴线转动,从而可以在不侧倾机身的情况下控制飞行器的方向。本文对分布式独立控制多旋翼飞行器进行了详细的结构设计,然后运用CATIA软件建立了飞行器的三维计算模型,并将其外形数据导入Gambit软件进行了气动网格的划分和边界条件的设置,最终利用Fluent软件进行了气动计算和分析。主要对比分析了分布式独立控制多旋翼飞行器与常规四旋翼飞行器在侧倾机身20度、40度、60度飞行时的气动性能;对比分析了分布式独立控制多旋翼飞行器在不同飞行状态下的抗风性能以及旋翼转速对其整体气动性能的影响,并挑选出了在6m/s巡航速度时,飞行器在不同飞行状态下需要的旋翼转速,最后对制作样机的的结构和材料进行了设计和选型。根据数值仿真结果:分布式独立控制多旋翼飞行器具有比常规四旋翼更好的气动性能,并可实现一定的耦合飞行,无需通过侧倾机身提供推进的动力,具有一定的抗风性能,并为今后旋翼与机械相结合飞行器的结果优化和气动分析提供了一定的参考。
[Abstract]:The invention relates to a distributed independent control multi - rotor aircraft which has better aerodynamic performance than a conventional four - rotor aircraft .

【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249.1

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本文编号：1377177