近年來,單人飛行器和飛行汽車等成為國內(nèi)外軍用和民用領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),出現(xiàn)了多種構(gòu)型的單人飛行器,但這些單人飛行器具有體積大,控制難,成本高等缺點(diǎn)。而以涵道旋翼/風(fēng)扇為升力/推力系統(tǒng)的飛行器,具有氣動(dòng)效率高,旋翼噪音低、安全性高及結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),并且能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降和良好的懸停性能。因此,本文參考國內(nèi)外飛行器的幾種構(gòu)型,對比各種方案的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)技術(shù)要求設(shè)計(jì)了一種新型的電動(dòng)單人涵道飛行器,完成飛行器的總體布局,并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)進(jìn)行旋翼槳葉的氣動(dòng)外形和動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。首先,運(yùn)用本文建立的數(shù)值模擬方法,對比分析了涵道單/雙旋翼和孤立單/雙旋翼的氣動(dòng)特性和流場特性,并對有涵道作用下的旋翼槳葉的氣動(dòng)外形進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)影響分析,著重計(jì)算和對比了設(shè)計(jì)參數(shù)對涵道旋翼懸停狀態(tài)氣動(dòng)性能的影響。其次,根據(jù)上述升力系統(tǒng)氣動(dòng)性能的分析結(jié)果,確定升力系統(tǒng)的形式和布局方案,完成新型涵道飛行器總體參數(shù)的初步選擇和總體布局設(shè)計(jì)。在總體布局的基礎(chǔ)上,采用動(dòng)量-葉素理論完成了涵道旋翼系統(tǒng)的氣動(dòng)外形的初步參數(shù)選擇。接著,基于CATIA參數(shù)化建模、CFD氣動(dòng)力計(jì)算模型及優(yōu)化算法,通過代理模型建立了槳葉氣動(dòng)外形優(yōu)化集成平臺(tái),并在槳葉優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上,通過CST翼型參數(shù)化方法完成了槳葉翼型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后,在槳葉氣動(dòng)外形確定的基礎(chǔ)上,依次完成對復(fù)合材料槳葉的剖面構(gòu)型設(shè)計(jì)、剖面特性計(jì)算、動(dòng)力學(xué)特性分析及強(qiáng)度校核等方面工作。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V228
【部分圖文】：

圖 1. 1 De Lackner DH-4 單人飛行器日本機(jī)械制造公司研制的“GEN H-4”單人飛行器，機(jī)身是一個(gè)簡單的開放式框架，采用向旋轉(zhuǎn)的共軸雙旋翼布局，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在旋翼下方。需要駕駛員通過操縱手柄及調(diào)整身體重心位置進(jìn)行控制。

圖 1. 2 GEN H-4 單人飛行器Pal-V One 是由荷蘭公司研制的一款融汽車和自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)為一體的飛行器，長寬高分別是4.0m/1.6m / 1.6m，機(jī)身由全碳纖制造，設(shè)計(jì)重量 910kg，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 160kW，在地面或空中的最高時(shí)速都可達(dá)到 180 公里，空中最慢速度則是 50km/h。Pal-V One 以自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)為主要的升力系統(tǒng)，旋翼槳葉可以折疊，尾部的推進(jìn)器負(fù)責(zé)提供前行動(dòng)力，結(jié)構(gòu)相對簡單，因此，這類

3圖 1. 3 PAL-V 單人飛行器除了旋翼類單人飛行器，早在上世紀(jì) 50 年代，航空技術(shù)發(fā)達(dá)國家的科研機(jī)構(gòu)就已經(jīng)對涵道類單人飛行器開展了相關(guān)研究，投入大量的人力和物力，并取得了諸多的研究進(jìn)展。例如：為了滿足部隊(duì)需求，1957 年美軍研制出一款新型的載人涵道飛行器“Airgeep”，如圖 1.4 所示，
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本文編號(hào)：2871880