火星无人机梯形桨叶空气动力学特性分析及实验研究
发布时间：2021-01-22 13:45
火星上稀薄的大气为火星飞行器的存在提供了必要的条件。因为火星复杂的地形地貌环境极大地限制了火星车的运动范围和能力,所以能够协助火星车完成任务的火星飞行器具有非常重要的存在价值。火星飞行器作为空中协助平台的意义主要体现在以下四个方面:飞行器能够极大的提升火星探测的效率;飞行器能够应对恶劣的火星地形环境,到达火星车无法到达的区域;飞行器可以悬停在峭壁周围取壤或进行其它操作;飞行器可以凭借高空视野扩展探测范围,并协助火星车选择行进方向以防陷入沙坑。火星飞行器的飞行性能主要取决于旋翼的气动特性。因此需要针对火星大气环境,开展对火星无人机旋翼气动特性分析及实验研究。因为火星大气密度仅仅是地球大气密度的1.4%,并且气温很低,因此需要依据空气流体知识分析火星大气环境对无人机桨叶外流场流动状态的影响;借助空气动力学仿真研究桨叶翼型各参数对翼型升阻特性的影响,并完成桨叶翼型参数的优选,确定适合火星环境的桨叶翼型。为评估无人机整个旋翼在火星大气环境下的气动特性,基于叶素动量理论,建立针对火星稀薄大气的矩形桨叶叶素动量理论模型。采用空气动力学仿真研究马赫数、迎角对翼型升力阻力系数的影响。通过数值计算,预测...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 火星无人机样机国内外研究现状
1.2.2 火星无人机机翼气动特性研究现状
1.2.3 国内外研究综述
1.3 课题主要研究内容
第2章 火星无人机桨叶翼型气动特性分析及优选
2.1 火星大气对旋翼式无人机桨叶气动特性的影响
2.2 火星无人机旋翼翼型优选
2.2.1 翼型网格划分及空气流体仿真参数设置
2.2.2 二维仿真中翼型的选择原则
2.2.3 优化仿真结果
2.3 本章小结
第3章 矩形桨叶叶素动量理论建模及数值计算
3.1 矩形桨叶叶素动量理论建模
3.2 升阻力系数随马赫数和迎角变化的规律
3.3 旋翼气动特性数值计算及结果分析
3.4 本章小结
第4章 梯形桨叶平面形状对旋翼气动特性影响分析
4.1 变弦长矩形桨叶叶素动量理论模型
4.2 升阻力系数随迎角、弦长和马赫数变化的规律
4.3 桨叶展弦比对旋翼气动特性影响分析
4.4 梯形桨叶叶素动量理论模型
4.5 梯形桨叶锥度对旋翼气动特性影响分析
4.6 本章小结
第5章 火星旋翼式无人机旋翼气动特性实验研究
5.1 无人机旋翼气动特性实验测量装置
5.2 旋翼气动特性实验研究
5.2.1 矩形桨叶叶素动量理论验证
5.2.2 桨叶安装角和转速对旋翼气动特性影响
5.3 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋翼式火星无人机技术发展综述[J]. 赵鹏越,全齐全,邓宗全,陈水添,杨婷婷. 宇航学报. 2018(02)
[2]双拉力螺旋桨构型复合式高速直升机旋翼/螺旋桨干扰流场分析[J]. 赵寅宇,黎鑫,史勇杰,徐国华. 南京航空航天大学学报. 2017(02)
[3]直升机/舰船耦合流场的数值模拟[J]. 苏大成,史勇杰,徐国华,宗昆. 航空学报. 2017(07)
[4]世界深空探测发展态势及展望[J]. 王帅,卢波. 国际太空. 2015(09)
[5]火星及其环境[J]. 欧阳自远,肖福根. 航天器环境工程. 2012(06)
[6]火星探测的主要科学问题[J]. 欧阳自远,肖福根. 航天器环境工程. 2011(03)
[7]微型旋翼悬停状态气动性能分析方法[J]. 唐正飞,王畅,高卓飞. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
博士论文
[1]Hex-rotor无人机多旋翼流场数值模拟与试验研究[D]. 雷瑶.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[2]无人直升机建模与控制技术研究[D]. 王小青.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]微型共轴双旋翼气动特性分析方法与实验研究[D]. 高卓飞.南京航空航天大学 2011
[2]小型无人直升机风洞实验及数据处理[D]. 李磊.哈尔滨工业大学 2010
[3]直升机旋翼模型气动特性试验研究[D]. 袁红刚.国防科学技术大学 2007
本文编号：2993333
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 火星无人机样机国内外研究现状
1.2.2 火星无人机机翼气动特性研究现状
1.2.3 国内外研究综述
1.3 课题主要研究内容
第2章 火星无人机桨叶翼型气动特性分析及优选
2.1 火星大气对旋翼式无人机桨叶气动特性的影响
2.2 火星无人机旋翼翼型优选
2.2.1 翼型网格划分及空气流体仿真参数设置
2.2.2 二维仿真中翼型的选择原则
2.2.3 优化仿真结果
2.3 本章小结
第3章 矩形桨叶叶素动量理论建模及数值计算
3.1 矩形桨叶叶素动量理论建模
3.2 升阻力系数随马赫数和迎角变化的规律
3.3 旋翼气动特性数值计算及结果分析
3.4 本章小结
第4章 梯形桨叶平面形状对旋翼气动特性影响分析
4.1 变弦长矩形桨叶叶素动量理论模型
4.2 升阻力系数随迎角、弦长和马赫数变化的规律
4.3 桨叶展弦比对旋翼气动特性影响分析
4.4 梯形桨叶叶素动量理论模型
4.5 梯形桨叶锥度对旋翼气动特性影响分析
4.6 本章小结
第5章 火星旋翼式无人机旋翼气动特性实验研究
5.1 无人机旋翼气动特性实验测量装置
5.2 旋翼气动特性实验研究
5.2.1 矩形桨叶叶素动量理论验证
5.2.2 桨叶安装角和转速对旋翼气动特性影响
5.3 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋翼式火星无人机技术发展综述[J]. 赵鹏越,全齐全,邓宗全,陈水添,杨婷婷. 宇航学报. 2018(02)
[2]双拉力螺旋桨构型复合式高速直升机旋翼/螺旋桨干扰流场分析[J]. 赵寅宇,黎鑫,史勇杰,徐国华. 南京航空航天大学学报. 2017(02)
[3]直升机/舰船耦合流场的数值模拟[J]. 苏大成,史勇杰,徐国华,宗昆. 航空学报. 2017(07)
[4]世界深空探测发展态势及展望[J]. 王帅,卢波. 国际太空. 2015(09)
[5]火星及其环境[J]. 欧阳自远,肖福根. 航天器环境工程. 2012(06)
[6]火星探测的主要科学问题[J]. 欧阳自远,肖福根. 航天器环境工程. 2011(03)
[7]微型旋翼悬停状态气动性能分析方法[J]. 唐正飞,王畅,高卓飞. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
博士论文
[1]Hex-rotor无人机多旋翼流场数值模拟与试验研究[D]. 雷瑶.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[2]无人直升机建模与控制技术研究[D]. 王小青.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]微型共轴双旋翼气动特性分析方法与实验研究[D]. 高卓飞.南京航空航天大学 2011
[2]小型无人直升机风洞实验及数据处理[D]. 李磊.哈尔滨工业大学 2010
[3]直升机旋翼模型气动特性试验研究[D]. 袁红刚.国防科学技术大学 2007
本文编号：2993333
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/2993333.html
