轻小型自转旋翼无人机总体方案设计研究
发布时间：2023-04-27 23:10
以无动力自转旋翼为升力面和操纵面、推/拉力螺旋桨为其提供前进方向动力的自转旋翼机,整体结构简单,制造使用维护成本较低,操纵简单,飞控容易实现,具备良好的低空、低速性能和安全性,并对起飞着陆时的场地要求低,相比于直升机和固定翼飞机具有自身独特的优势。随着无人驾驶飞行器技术的发展和市场需求的不断拓展,轻小型自转旋翼无人机应运而生。但是目前在轻小型自转旋翼无人机总体方案设计技术方面的研究还比较少,尚未形成完整可靠的整体解决方案。本文根据设计要求,对轻小型自转旋翼无人机进行了总体方案设计技术研究。首先,参考直升机总体参数设计方法确定了自转旋翼无人机的主要参数,并选择了相匹配的发动机;然后,对自转旋翼无人机进行了总体布局设计,完成了总体布置方案设计、气动布局设计以及操纵系统设计,并计算了自转旋翼无人机的重量、重心和惯量;其次,对自转旋翼无人机进行了纵向气动力、气动力矩计算和飞行性能计算;最后,建立了自转旋翼无人机的数学模型,研究了自转旋翼无人机的爬升控制、平飞控制和下滑控制方面的控制特点,设计了相应的爬升、平飞和下滑控制回路的控制律,并对自转旋翼无人机进行了纵向剖面全过程飞行仿真以及特性分析。通...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.2 自转旋翼机国内发展状况
1.3 自转旋翼无人机飞行控制原理分析
1.4 本文研究内容及安排
第二章 主要参数设计及动力装置选型
2.1 自转旋翼无人机设计要求
2.2 主要参数的确定
2.2.1 自转旋翼无人机总重
2.2.2 自转旋翼无人机功率载荷
2.2.3 自转旋翼无人机桨叶片数
2.2.4 自转旋翼无人机旋翼半径
2.2.5 转旋翼无人机旋翼实度
2.2.6 自转旋翼无人机桨盘载荷
2.2.7 自转旋翼无人机螺旋桨半径
2.2.8 自转旋翼无人机旋翼总距角
2.3 自转旋翼无人机动力装置选型
2.4 本章小结
第三章 总体布局设计及重量、重心和惯量计算
3.1 总体布局概述
3.2 总体布局设计
3.2.1 各组成部分的结构和功能
3.2.2 总体布置方案
3.3 气动布局设计
3.3.1 气动布局概述
3.3.2 旋翼机旋翼的相关参数选择
3.3.3 螺旋桨的布置及相关参数选择
3.3.4 水平尾翼相关参数选择
3.3.5 垂直尾翼相关参数选择
3.6 操纵系统设计
3.6.1 操纵系统概述
3.6.2 桨盘操纵机构设计
3.6.3 方向舵操纵机构设计
3.6.4 前起落架操纵机构设计
3.7 重量、重心及惯量计算
3.8 本章小结
第四章 自转旋翼无人机纵向气动特性分析及飞行性能计算
4.1 纵向气动力和气动力矩计算
4.1.1 计算流体力学(CFD)简介
4.1.2 旋翼翼型升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数获取
4.1.3 机身升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数计算
4.1.4 水平尾翼升力、阻力以及俯仰力矩计算
4.2 自转旋翼无人机飞行性能计算
4.2.1 飞行速度计算
4.2.2 续航性能计算
4.3 本章小结
第五章 自转旋翼无人机数学建模及纵向飞行仿真研究
5.1 各参考坐标系的定义和作用
5.2 自转旋翼无人机数学建模假设
5.3 自转旋翼无人机数学建模及运动方程组
5.3.1 旋翼模型
5.3.2 螺旋桨模型
5.3.3 机身模型
5.3.4 垂尾模型
5.3.5 平尾模型
5.3.6 旋翼机运动方程
5.4 自转旋翼无人机静稳定性分析
5.4.1 纵向静稳定性分析
5.4.2 横向静稳定性分析
5.4.3 航向静稳定性分析
5.5 自转旋翼无人机仿真数学建模
5.5.1 Simulink建模仿真概述
5.5.2 Simulink下的自转旋翼无人机模型库
5.5.3 自转旋翼无人机仿真模型的搭建
5.6 纵向控制机理分析
5.6.1 单独操纵旋翼桨盘纵向倾角
5.6.2 单独操纵发动机油门开度
5.7 纵向通道控制策略分析
5.7.1 爬升和下滑控制回路设计
5.7.2 平飞控制回路设计
5.8 纵向剖面全过程仿真以及特性分析
5.8.1 飞行任务设计
5.8.2 仿真结果与分析
5.9 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3803250
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的及意义
1.2 自转旋翼机国内发展状况
1.3 自转旋翼无人机飞行控制原理分析
1.4 本文研究内容及安排
第二章 主要参数设计及动力装置选型
2.1 自转旋翼无人机设计要求
2.2 主要参数的确定
2.2.1 自转旋翼无人机总重
2.2.2 自转旋翼无人机功率载荷
2.2.3 自转旋翼无人机桨叶片数
2.2.4 自转旋翼无人机旋翼半径
2.2.5 转旋翼无人机旋翼实度
2.2.6 自转旋翼无人机桨盘载荷
2.2.7 自转旋翼无人机螺旋桨半径
2.2.8 自转旋翼无人机旋翼总距角
2.3 自转旋翼无人机动力装置选型
2.4 本章小结
第三章 总体布局设计及重量、重心和惯量计算
3.1 总体布局概述
3.2 总体布局设计
3.2.1 各组成部分的结构和功能
3.2.2 总体布置方案
3.3 气动布局设计
3.3.1 气动布局概述
3.3.2 旋翼机旋翼的相关参数选择
3.3.3 螺旋桨的布置及相关参数选择
3.3.4 水平尾翼相关参数选择
3.3.5 垂直尾翼相关参数选择
3.6 操纵系统设计
3.6.1 操纵系统概述
3.6.2 桨盘操纵机构设计
3.6.3 方向舵操纵机构设计
3.6.4 前起落架操纵机构设计
3.7 重量、重心及惯量计算
3.8 本章小结
第四章 自转旋翼无人机纵向气动特性分析及飞行性能计算
4.1 纵向气动力和气动力矩计算
4.1.1 计算流体力学(CFD)简介
4.1.2 旋翼翼型升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数获取
4.1.3 机身升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数计算
4.1.4 水平尾翼升力、阻力以及俯仰力矩计算
4.2 自转旋翼无人机飞行性能计算
4.2.1 飞行速度计算
4.2.2 续航性能计算
4.3 本章小结
第五章 自转旋翼无人机数学建模及纵向飞行仿真研究
5.1 各参考坐标系的定义和作用
5.2 自转旋翼无人机数学建模假设
5.3 自转旋翼无人机数学建模及运动方程组
5.3.1 旋翼模型
5.3.2 螺旋桨模型
5.3.3 机身模型
5.3.4 垂尾模型
5.3.5 平尾模型
5.3.6 旋翼机运动方程
5.4 自转旋翼无人机静稳定性分析
5.4.1 纵向静稳定性分析
5.4.2 横向静稳定性分析
5.4.3 航向静稳定性分析
5.5 自转旋翼无人机仿真数学建模
5.5.1 Simulink建模仿真概述
5.5.2 Simulink下的自转旋翼无人机模型库
5.5.3 自转旋翼无人机仿真模型的搭建
5.6 纵向控制机理分析
5.6.1 单独操纵旋翼桨盘纵向倾角
5.6.2 单独操纵发动机油门开度
5.7 纵向通道控制策略分析
5.7.1 爬升和下滑控制回路设计
5.7.2 平飞控制回路设计
5.8 纵向剖面全过程仿真以及特性分析
5.8.1 飞行任务设计
5.8.2 仿真结果与分析
5.9 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3803250
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