在綜合分析了燃油動力、電動力和混合動力無人機的優(yōu)缺點后,本文設(shè)計了一種引入分布式布局的新型油電組合動力無人機。該無人機既保留了燃油的高能量密度以保證續(xù)航能力與負載能力,又利用螺旋槳的滑流效應(yīng)充分的發(fā)掘分布式電推進系統(tǒng)與機翼氣動力特性的綜合設(shè)計的潛力,減輕動力系統(tǒng)與機翼結(jié)構(gòu)重量。具體來講本文在某款超輕型電動飛機的基礎(chǔ)上對其動力系統(tǒng)與機翼進行了重新設(shè)計,用布置在機翼前緣的多個電動機驅(qū)動的多個螺旋槳和一個安裝在機頭位置的活塞發(fā)動機及其獨立驅(qū)動的單個螺旋槳系統(tǒng)來取代參考機型的單個大功率電機驅(qū)動單個螺旋槳的動力系統(tǒng)。利用動量理論與CFD數(shù)值模擬的方法,對布置在機翼不同相對位置的螺旋槳所產(chǎn)生的滑流對機翼氣動力的影響進行了分析,找出能在較大程度上提高機翼氣動效率的位置,并對對應(yīng)的機翼幾何參數(shù)進行了重新設(shè)計,提出了分布式推進系統(tǒng)參數(shù)與機翼幾何參數(shù)的綜合設(shè)計方法。對該分布式油電組合動力系統(tǒng)進行了動力參數(shù)匹配,確定了最佳電機個數(shù)與單個電機功率、選擇了與電機匹配的螺旋槳、選擇了合適的活塞式發(fā)動機、確定了電池的容量和油箱的體積、設(shè)計了與方案相對應(yīng)的機翼形式。對飛機的總重量、起飛滑跑距離、爬升率、機動性、續(xù)航時... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

早期螺旋槳運輸機

飛機在起飛階段需用功率較大，燃氣渦扇發(fā)動機不帶動發(fā)電機，此時六量由儲能裝置中預(yù)先存儲的電能提供；在飛機進入巡航飛行時所需功率渦扇發(fā)動機依然保持經(jīng)濟功率狀態(tài)工作并將額外的動力輸送給電動機池充電；在飛機下落的時候關(guān)閉燃氣渦扇發(fā)動機，使飛機進入滑翔狀態(tài)槳在氣流的吹動下轉(zhuǎn)動發(fā)電，最大程度的回收能量。根據(jù)羅羅公司報告，過將動力系統(tǒng)集成在翼身融合體的結(jié)構(gòu)上，使得上表面邊界層氣流被風而極大地了改善機體上表面的流場。同時飛機結(jié)構(gòu)的總重得到明顯的減也有顯著地減小。

圖 1.3 LEAPTech 分布式推進系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進行了高能靜態(tài)試驗后，在 2014 年 11 月該試驗臺被裝配在一個支撐架上，該支撐架通過一個吸震安全氣囊與一個卡車相連進行高速實的卡車運載著的試驗臺來替代風洞的吹風實驗可以得到全尺寸模型極據(jù)，并大幅降低實驗的成本。該實驗測試了這些小型電動螺旋槳將多源翼上表面時產(chǎn)生的升力的特性[7]。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]滑流對飛機縱向靜穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬[J]. 任曉峰,段卓毅,魏劍龍.  空氣動力學學報. 2017(03)
[4]耦合多螺旋槳滑流影響的低雷諾數(shù)機翼設(shè)計[J]. 王科雷,周洲,祝小平.  航空學報. 2017(06)
[5]美國空軍無人機系統(tǒng)發(fā)展綜述[J]. 劉麗,曲珂,汪濤.  飛航導(dǎo)彈. 2016(12)
[6]低雷諾數(shù)分布式螺旋槳滑流氣動影響[J]. 王科雷,祝小平,周洲,王紅波.  航空學報. 2016(09)
[7]太陽能無人機螺旋槳滑流氣動特性分析[J]. 王紅波,祝小平,周洲,許曉平.  西北工業(yè)大學學報. 2015(06)
[8]新能源電動飛機發(fā)展與挑戰(zhàn)[J]. 黃俊,楊鳳田.  航空學報. 2016(01)
[9]電動無人機動力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及航時評估[J]. 王剛,胡峪,宋筆鋒,譚唱.  航空動力學報. 2015(08)
[10]螺旋槳/大柔性機翼靜氣動彈性快速分析方法[J]. 謝長川,張利娟,劉燚,楊超.  北京航空航天大學學報. 2015(01)

碩士論文
[1]螺旋槳/機翼氣動干擾的數(shù)值模擬研究[D]. 白方兵.南京航空航天大學 2014
[2]螺旋槳氣動特性及螺旋槳滑流的CFD模擬研究[D]. 胡冶.南京航空航天大學 2012
[3]螺旋槳滑流與飛機部件氣動干擾的工程估算方法研究[D]. 王傳斌.南京航空航天大學 2006



本文編號：3011615