垂直起降固定翼无人机设计、控制与试验

发布时间：2020-11-10 01:12

　　 为了减少飞行器对跑道的依赖、降低使用成本、执行多样化的飞行任务,航空领域对于垂直起降技术在无人机上的运用的关注度越来越高,目前已开发出多种垂直起降实现形式。本文意在设计一款既拥有四旋翼稳定垂直起降功能,又兼具固定翼长航时、远航程优势的小型无人机。垂直起降固定翼无人机虽然分别采用目前较为成熟的多旋翼和固定翼两种飞行器形式,但二者的结合仍然存在设计难点,如复合布局形式的选择、旋翼与固定翼之间的气动干扰问题、两重动力系统对结构设计提出的新要求、两种飞行模式及其切换过程的稳定性等。本文分别针对以上关键点,在设计中对总体参数从初步分析到详细设计做了详细讨论,最终确定总体设计方案;在气动特性分析时重点分析了无人机主要飞行状态即固定翼飞行状态下的气动特性,并对旋翼在悬停、模式切换这两种状态时下洗流和固定翼机翼之间的干涉进行了讨论;之后利用详细气动参数对主要飞行性能进计算,检验设计的合理性;采用模块化设计思路和新型复合材料对结构做优化设计;采用经典PID控制方法分别对三种飞行模式做了控制方案设计,其中对保持旋翼模式和固定翼模式切换过程的稳定性提出了独特的控制方案;最终生产装配出完整样机,通过飞行试验验证设计的合理性,为垂直起降固定翼无人机的进一步研究提供了重要的参考依据。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V279
【部分图文】：

南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论降技术在无人机上的运用是飞行器不需要滑跑就可以起飞和着陆的技术，减少了对前各国都大力发展的技术。它的实现形式多种多样，在无升机的垂直起降飞行器，无人直升机可广泛的应用在运输、巡着先天的技术难点，一是设计制造和操纵系统设计具有较本较高，这些特点限制了无人直升机的推广[2]。

升机的垂直起降飞行器，无人直升机可广泛的应用在运输、巡着先天的技术难点，一是设计制造和操纵系统设计具有较本较高，这些特点限制了无人直升机的推广[2]。图 1.1 RQ-8A 火力侦察兵无人机无人机人机为代表的多旋翼无人机系统风靡全球。该类型无人机线、农业植保、警用军用领域扩展市场。

图 1.3 Latitude Engineering HQ-40 无人机推进系统倾转机翼无人机通过倾转机翼、尾翼（也可以是鸭翼）实现垂直起降。其无人机采用的分布式电推进系统（DEP 系统）是近年来的图 1.4 美国“雷击”分布式推进系统倾转机翼无人机无人机，是垂直起降无人机的一个重要类型。其特点是拥有一个朝上停放在地面张，通过两个、四个或更多的旋翼提供动力
【参考文献】

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1 王刚;胡峪;宋笔锋;谭唱;;电动无人机动力系统优化设计及航时评估[J];航空动力学报;2015年08期

2 Graham Warwick;徐德康;;NASA的多发VTOL无人机进行飞行试验[J];国际航空;2015年06期

3 刘凯;叶赋晨;;垂直起降飞行器的发展动态和趋势分析[J];航空工程进展;2015年02期

4 王建明;林聪聪;吴晓林;林德荣;;四旋翼飞行器设计[J];军民两用技术与产品;2014年07期

5 王伟;马浩;徐金琦;孙长银;;多旋翼无人机标准化机体设计方法研究[J];机械设计与制造;2014年05期

6 吴超;胡峪;王刚;;小型电动力四旋翼坐地起降无人机设计研究[J];飞行力学;2014年03期

7 王婷;张喆;王博;;无人机飞控系统稳定性分析研究[J];科技创新导报;2014年04期

8 齐书浩;刘素娟;张文明;肖心想;;低雷诺数下微型四旋翼飞行器气动和振动特性分析[J];噪声与振动控制;2013年05期

9 韩竞择;陈中原;蒋炳炎;鲁立君;;涵道风扇式无人机发展现状与关键技术分析[J];飞航导弹;2013年09期

10 艾俊强;;典型高升阻比飞机气动布局及其发展[J];航空科学技术;2013年04期

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1 段镇;无人机飞行控制系统若干关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

2 杨成顺;多旋翼飞行器建模与飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2013年

3 曹芸芸;倾转旋翼飞行器飞行动力学数学建模方法研究[D];南京航空航天大学;2012年

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1 狄春雷;小型无人机飞行控制系统设计及其自适应方法研究[D];北京理工大学;2016年

2 马佳;小型复合材料无人机结构设计与强度计算[D];中国民用航空飞行学院;2015年

3 王海洋;基于环量控制的无人飞行器气动特性研究与飞行试验[D];南京航空航天大学;2014年

4 汪文凯;可垂直起降固定翼飞行器概念设计研究[D];国防科学技术大学;2014年

5 刘志军;一种自主飞行四旋翼系统设计与实现[D];西安科技大学;2014年

6 卢月亮;高空长航时无人机飞行控制研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 关键;低速无人机动态气动特性数值模拟及布局研究[D];国防科学技术大学;2013年

8 池万秋;亚声速飞机基本飞行性能分析方法及其在无人机上的应用[D];南京航空航天大学;2012年

9 石屾;微小型无人机电机驱动设计及飞行姿态仿真[D];北京交通大学;2011年

10 刘焕晔;小型四旋翼飞行器飞行控制系统研究与设计[D];上海交通大学;2009年

本文编号：2877240