单人飞行器充气式旋翼的设计与研究

发布时间：2017-08-17 01:24

  本文关键词：单人飞行器充气式旋翼的设计与研究

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【摘要】：旋翼是单人飞行器的主要升力部件。旋翼桨叶尺寸较大，会使单人飞行器在地面停放时占用很大的空间。将旋翼进行折叠可有效地控制单人飞行器在运输和存放中的空间需求。然而现有的旋翼折叠技术存在结构复杂、易磨损和难维护等问题。为解决这些问题，本文在参考国内外研究的基础上，探索充气式结构在旋翼折叠方面应用的可能性。论文主要工作如下： （1）对充气式桨叶进行了初步设计。确定了充气式桨叶的主要总体参数和桨叶翼型、平面形状及攻角，按照充气式桨叶理论外形，，构建了充气式桨叶的三维模型。 （2）基于叶素理论对旋翼拉力进行了求解，可得旋翼拉力大于起飞重力，满足了起飞条件。对同尺寸下的充气式桨叶和常规桨叶进行了流场分析，观察比较了两种桨叶的气动特性。 （3）对不同材料下的充气式桨叶有限元模型进行了非线性静力学计算，选择出了适合作为充气式桨叶的材料。在此基础上，对不同充气压强下的充气式桨叶抗弯刚度进行了研究。 （4）将预充气下的充气式桨叶进行振动特性分析，得到了前10阶模态的频率及振型。而后对20组不同充气压强条件下的充气式桨叶进行模态分析，研究前10阶模态随充气压强的变化规律。结果显示，充气式桨叶的前10阶模态受压强影响很小，各阶振型不复杂。
【关键词】：折叠翼 单人飞行器 充气式桨叶 流固耦合 模态分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V224;V27
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及意义8-10
• 1.2 国内、外的研究动态10-14
• 1.2.1 充气翼结构在航空航天中的应用10-13
• 1.2.2 充气翼结构研究现状13-14
• 1.3 研究内容14-16
• 第二章 充气式桨叶的初步设计16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 直升机和旋翼的主要总体参数的分析16-20
• 2.2.1 总重16-18
• 2.2.2 旋翼桨叶片数和桨叶宽度18-19
• 2.2.3 旋翼直径和实度19
• 2.2.4 单位桨盘载荷19-20
• 2.2.5 旋翼转速和桨尖速度20
• 2.3 充气式桨叶外形设计20-23
• 2.4 充气式桨叶结构成型23-28
• 2.4.1 薄膜理论23-26
• 2.4.2 结构成型26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 充气式桨叶的气动分析29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 充气式桨叶叶素理论29-32
• 3.3 充气式桨叶剖面气动性能分析32-36
• 3.4 基于三维数值仿真的气动特性分析36-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 充气式桨叶的刚度分析41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 充气式桨叶的材料选择41-42
• 4.3 壳单元和膜单元在充气桨叶分析上的比较42-46
• 4.3.1 算例 142-45
• 4.3.2 算例 245-46
• 4.4 静力学分析46-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 充气式桨叶的振动特性分析52-59
• 5.1 引言52
• 5.2 预充气下的模态分析52-55
• 5.3 充气压强对振动特性的影响55-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 结论59-61
• 6.1 工作总结59
• 6.2 存在的不足和工作展望59-61
• 附录61-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果82-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：686491