飞翼布局倾转三旋翼无人机总体设计与气动特性研究
发布时间：2021-10-28 11:42
倾转旋翼无人机兼顾了旋翼和固定翼无人机垂直起降和高速前飞的特点,其复杂的飞行方式给无人机带来了较大的气动影响。本文以飞翼布局倾转三旋翼无人机为研究对象,针对传统倾转旋翼无人机载重较小,续航时间较短的问题,论文提出一种前后三个旋翼均可倾转的飞翼布局倾转旋翼无人机构型方案,通过对其计算、建模和仿真分析,设计出满足任务要求的倾转三旋翼无人机,并采用计算流体力学的方法对其进行气动特性研究。首先,根据设计要求,进行总体布局对比和选择,按照所选飞翼布局,确定倾转三旋翼无人机的总体参数,并对无人机进行机翼、机身、操纵面、翼梢小翼、动力装置和倾转机构的计算、设计和建模,及起落架的设计。然后,采用多重参考系建立了适合飞翼布局倾转三旋翼无人机的数值计算方法,并运用CATIA软件进行了螺旋桨CAD逆向建模,通过对螺旋桨拉力和功率试验值与计算值的对比,验证了本数值计算方法的有效性。最后,基于已建立的气动模型和数值计算方法,通过Fluent软件计算和分析该布局倾转三旋翼无人机在悬停垂直爬升状态、前飞和倾转过渡状态,有无螺旋桨对机体的气动影响,无人机前飞状态横航向及纵向静稳定性。仿真结果表明,悬停状态下,旋翼对机...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“鱼鹰”运输机
中北大学学位论文3图1-3V-22“鱼鹰”运输机图1-4V-280Fig.1-3V-22OspreytransportFig.1-4V-280然而最早的无人倾转旋翼机为美国贝尔公司和波音公司合作研制的D-340Pointer，该无人验证机采用盒型截面的机身，但起落架仍采用传统直升机的滑撬式，并于1988年完成首飞。随后贝尔公司开展了“鹰眼”可倾转旋翼垂直起降无人飞行器的研究[9,10]，“鹰眼”无人机，外形上与传统固定翼飞机类似，但结合了直升机和固定翼优点于一身，可以进行垂直起降和固定翼巡航，具有比传统直升机更宽的飞行包线，能以290km/h的速度飞行，并可达到3h的续航时间。以色列军方新一代“黑豹”倾转三旋翼无人机于2010年亮相。如图1-6所示，此无人机由IAI公司研发，其最大特点是不但可以常规起降，也可垂直起降。动力装置为三台静音电动机，安装于机翼前两侧的旋翼可前后独立倾转，而尾部旋翼则可以左右倾转，正常巡航时，机翼两侧的旋翼向前倾转直至水平，以提供前飞动力。同时其采用模块化的机翼，拥有不同翼展的机翼可供选择，在使用6m翼展时可以携带8kg的机载设备进行不间断的6h飞行[11]。图1-5“鹰眼”无人机图1-6“黑豹”无人机Fig.1-5“Eagleeye”UAVFig.1-6“Panther”UAV
中北大学学位论文3图1-3V-22“鱼鹰”运输机图1-4V-280Fig.1-3V-22OspreytransportFig.1-4V-280然而最早的无人倾转旋翼机为美国贝尔公司和波音公司合作研制的D-340Pointer，该无人验证机采用盒型截面的机身，但起落架仍采用传统直升机的滑撬式，并于1988年完成首飞。随后贝尔公司开展了“鹰眼”可倾转旋翼垂直起降无人飞行器的研究[9,10]，“鹰眼”无人机，外形上与传统固定翼飞机类似，但结合了直升机和固定翼优点于一身，可以进行垂直起降和固定翼巡航，具有比传统直升机更宽的飞行包线，能以290km/h的速度飞行，并可达到3h的续航时间。以色列军方新一代“黑豹”倾转三旋翼无人机于2010年亮相。如图1-6所示，此无人机由IAI公司研发，其最大特点是不但可以常规起降，也可垂直起降。动力装置为三台静音电动机，安装于机翼前两侧的旋翼可前后独立倾转，而尾部旋翼则可以左右倾转，正常巡航时，机翼两侧的旋翼向前倾转直至水平，以提供前飞动力。同时其采用模块化的机翼，拥有不同翼展的机翼可供选择，在使用6m翼展时可以携带8kg的机载设备进行不间断的6h飞行[11]。图1-5“鹰眼”无人机图1-6“黑豹”无人机Fig.1-5“Eagleeye”UAVFig.1-6“Panther”UAV
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋翼滑流对倾转旋翼机飞机模式下气动特性的影响[J]. 陈皓,陆志良,郭同庆. 航空动力学报. 2018(11)
[2]垂直起降无人机技术发展现状与展望[J]. 于进勇,王超. 飞航导弹. 2017(05)
[3]倾转三旋翼无人机关键技术与发展趋势[J]. 陈琦,江涛,蔚建斌,史凤鸣. 飞航导弹. 2016(07)
[4]过渡状态倾转旋翼气动力模拟的高效CFD方法[J]. 李鹏,招启军,汪正中,王博. 南京航空航天大学学报. 2015(02)
[5]倾转三旋翼飞行器地面效应风洞试验[J]. 陈坤,史志伟,孙加亮. 航空学报. 2015(09)
[6]国外海上无人机发展综述[J]. 刘大勇,刘佳. 飞航导弹. 2014(11)
[7]三旋翼飞行器动力学分析及建模[J]. 杨阳,崔金峰,余毅. 光学精密工程. 2013(07)
[8]海军倾转旋翼无人机技术和发展优势综述[J]. 唐亮,徐庆九. 科技资讯. 2012(28)
[9]倾转旋翼过渡状态的尾迹及气动力特性计算与分析[J]. 李春华,徐国华. 应用力学学报. 2008(03)
[10]悬停和前飞状态倾转旋翼机的旋翼自由尾迹计算方法[J]. 李春华,徐国华. 空气动力学学报. 2005(02)
博士论文
[1]倾转旋翼机过渡模式下非定常气动力数值模拟[D]. 陈皓.南京航空航天大学 2018
[2]涵道共轴双旋翼无人机气动外形关键技术研究[D]. 姜悦宁.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2017
[3]变高度、变倾角的翼梢小翼驱动技术研究[D]. 李伟.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]“工”型倾转旋翼飞行器机构设计与倾转阶段稳定性研究[D]. 连欢.中北大学 2019
[2]倾转旋翼机气动干扰分析及机翼优化[D]. 赵广.南昌航空大学 2019
[3]倾转三旋翼无人机总体与控制系统设计[D]. 常慧媛.南京航空航天大学 2018
[4]倾转四旋翼飞行器气动特性分析及设计研究[D]. 陈天予.南京航空航天大学 2018
[5]倾转四旋翼飞行器气动干扰分析[D]. 王策.南京航空航天大学 2018
[6]翼身融合太阳能无人机总体设计与能量管理系统优化[D]. 王健.南京航空航天大学 2016
[7]一种翼身融合无人飞行器的总体设计及协同作战研究[D]. 张帅浩.南京航空航天大学 2015
[8]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
本文编号：3462752
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“鱼鹰”运输机
中北大学学位论文3图1-3V-22“鱼鹰”运输机图1-4V-280Fig.1-3V-22OspreytransportFig.1-4V-280然而最早的无人倾转旋翼机为美国贝尔公司和波音公司合作研制的D-340Pointer，该无人验证机采用盒型截面的机身，但起落架仍采用传统直升机的滑撬式，并于1988年完成首飞。随后贝尔公司开展了“鹰眼”可倾转旋翼垂直起降无人飞行器的研究[9,10]，“鹰眼”无人机，外形上与传统固定翼飞机类似，但结合了直升机和固定翼优点于一身，可以进行垂直起降和固定翼巡航，具有比传统直升机更宽的飞行包线，能以290km/h的速度飞行，并可达到3h的续航时间。以色列军方新一代“黑豹”倾转三旋翼无人机于2010年亮相。如图1-6所示，此无人机由IAI公司研发，其最大特点是不但可以常规起降，也可垂直起降。动力装置为三台静音电动机，安装于机翼前两侧的旋翼可前后独立倾转，而尾部旋翼则可以左右倾转，正常巡航时，机翼两侧的旋翼向前倾转直至水平，以提供前飞动力。同时其采用模块化的机翼，拥有不同翼展的机翼可供选择，在使用6m翼展时可以携带8kg的机载设备进行不间断的6h飞行[11]。图1-5“鹰眼”无人机图1-6“黑豹”无人机Fig.1-5“Eagleeye”UAVFig.1-6“Panther”UAV
中北大学学位论文3图1-3V-22“鱼鹰”运输机图1-4V-280Fig.1-3V-22OspreytransportFig.1-4V-280然而最早的无人倾转旋翼机为美国贝尔公司和波音公司合作研制的D-340Pointer，该无人验证机采用盒型截面的机身，但起落架仍采用传统直升机的滑撬式，并于1988年完成首飞。随后贝尔公司开展了“鹰眼”可倾转旋翼垂直起降无人飞行器的研究[9,10]，“鹰眼”无人机，外形上与传统固定翼飞机类似，但结合了直升机和固定翼优点于一身，可以进行垂直起降和固定翼巡航，具有比传统直升机更宽的飞行包线，能以290km/h的速度飞行，并可达到3h的续航时间。以色列军方新一代“黑豹”倾转三旋翼无人机于2010年亮相。如图1-6所示，此无人机由IAI公司研发，其最大特点是不但可以常规起降，也可垂直起降。动力装置为三台静音电动机，安装于机翼前两侧的旋翼可前后独立倾转，而尾部旋翼则可以左右倾转，正常巡航时，机翼两侧的旋翼向前倾转直至水平，以提供前飞动力。同时其采用模块化的机翼，拥有不同翼展的机翼可供选择，在使用6m翼展时可以携带8kg的机载设备进行不间断的6h飞行[11]。图1-5“鹰眼”无人机图1-6“黑豹”无人机Fig.1-5“Eagleeye”UAVFig.1-6“Panther”UAV
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋翼滑流对倾转旋翼机飞机模式下气动特性的影响[J]. 陈皓,陆志良,郭同庆. 航空动力学报. 2018(11)
[2]垂直起降无人机技术发展现状与展望[J]. 于进勇,王超. 飞航导弹. 2017(05)
[3]倾转三旋翼无人机关键技术与发展趋势[J]. 陈琦,江涛,蔚建斌,史凤鸣. 飞航导弹. 2016(07)
[4]过渡状态倾转旋翼气动力模拟的高效CFD方法[J]. 李鹏,招启军,汪正中,王博. 南京航空航天大学学报. 2015(02)
[5]倾转三旋翼飞行器地面效应风洞试验[J]. 陈坤,史志伟,孙加亮. 航空学报. 2015(09)
[6]国外海上无人机发展综述[J]. 刘大勇,刘佳. 飞航导弹. 2014(11)
[7]三旋翼飞行器动力学分析及建模[J]. 杨阳,崔金峰,余毅. 光学精密工程. 2013(07)
[8]海军倾转旋翼无人机技术和发展优势综述[J]. 唐亮,徐庆九. 科技资讯. 2012(28)
[9]倾转旋翼过渡状态的尾迹及气动力特性计算与分析[J]. 李春华,徐国华. 应用力学学报. 2008(03)
[10]悬停和前飞状态倾转旋翼机的旋翼自由尾迹计算方法[J]. 李春华,徐国华. 空气动力学学报. 2005(02)
博士论文
[1]倾转旋翼机过渡模式下非定常气动力数值模拟[D]. 陈皓.南京航空航天大学 2018
[2]涵道共轴双旋翼无人机气动外形关键技术研究[D]. 姜悦宁.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2017
[3]变高度、变倾角的翼梢小翼驱动技术研究[D]. 李伟.南京航空航天大学 2012
硕士论文
[1]“工”型倾转旋翼飞行器机构设计与倾转阶段稳定性研究[D]. 连欢.中北大学 2019
[2]倾转旋翼机气动干扰分析及机翼优化[D]. 赵广.南昌航空大学 2019
[3]倾转三旋翼无人机总体与控制系统设计[D]. 常慧媛.南京航空航天大学 2018
[4]倾转四旋翼飞行器气动特性分析及设计研究[D]. 陈天予.南京航空航天大学 2018
[5]倾转四旋翼飞行器气动干扰分析[D]. 王策.南京航空航天大学 2018
[6]翼身融合太阳能无人机总体设计与能量管理系统优化[D]. 王健.南京航空航天大学 2016
[7]一种翼身融合无人飞行器的总体设计及协同作战研究[D]. 张帅浩.南京航空航天大学 2015
[8]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
本文编号：3462752
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