分布式油电组合动力无人机设计及性能分析

发布时间：2021-01-31 21:34

　　在综合分析了燃油动力、电动力和混合动力无人机的优缺点后,本文设计了一种引入分布式布局的新型油电组合动力无人机。该无人机既保留了燃油的高能量密度以保证续航能力与负载能力,又利用螺旋桨的滑流效应充分的发掘分布式电推进系统与机翼气动力特性的综合设计的潜力,减轻动力系统与机翼结构重量。具体来讲本文在某款超轻型电动飞机的基础上对其动力系统与机翼进行了重新设计,用布置在机翼前缘的多个电动机驱动的多个螺旋桨和一个安装在机头位置的活塞发动机及其独立驱动的单个螺旋桨系统来取代参考机型的单个大功率电机驱动单个螺旋桨的动力系统。利用动量理论与CFD数值模拟的方法,对布置在机翼不同相对位置的螺旋桨所产生的滑流对机翼气动力的影响进行了分析,找出能在较大程度上提高机翼气动效率的位置,并对对应的机翼几何参数进行了重新设计,提出了分布式推进系统参数与机翼几何参数的综合设计方法。对该分布式油电组合动力系统进行了动力参数匹配,确定了最佳电机个数与单个电机功率、选择了与电机匹配的螺旋桨、选择了合适的活塞式发动机、确定了电池的容量和油箱的体积、设计了与方案相对应的机翼形式。对飞机的总重量、起飞滑跑距离、爬升率、机动性、续航时... 

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

早期螺旋桨运输机

飞机在起飞阶段需用功率较大，燃气涡扇发动机不带动发电机，此时六量由储能装置中预先存储的电能提供；在飞机进入巡航飞行时所需功率涡扇发动机依然保持经济功率状态工作并将额外的动力输送给电动机池充电；在飞机下落的时候关闭燃气涡扇发动机，使飞机进入滑翔状态桨在气流的吹动下转动发电，最大程度的回收能量。根据罗罗公司报告，过将动力系统集成在翼身融合体的结构上，使得上表面边界层气流被风而极大地了改善机体上表面的流场。同时飞机结构的总重得到明显的减也有显著地减小。

图 1.3 LEAPTech 分布式推进系统对结构进行了高能静态试验后，在 2014 年 11 月该试验台被装配在一个支撑架上，该支撑架通过一个吸震安全气囊与一个卡车相连进行高速实的卡车运载着的试验台来替代风洞的吹风实验可以得到全尺寸模型极据，并大幅降低实验的成本。该实验测试了这些小型电动螺旋桨将多源翼上表面时产生的升力的特性[7]。

【参考文献】：
期刊论文
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[5]美国空军无人机系统发展综述[J]. 刘丽,曲珂,汪涛.  飞航导弹. 2016(12)
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硕士论文
[1]螺旋桨/机翼气动干扰的数值模拟研究[D]. 白方兵.南京航空航天大学 2014
[2]螺旋桨气动特性及螺旋桨滑流的CFD模拟研究[D]. 胡冶.南京航空航天大学 2012
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本文编号：3011615