無人機（UAV）擁有的高靈活性、輕巧性和可操控性等眾多優(yōu)點使其在民用和軍用領域獲得廣泛應用,也讓無人機的研制在世界范圍內掀起了熱潮。垂直起降技術的使用,為無人機的發(fā)展錦上添花,零距離起降的優(yōu)秀表現(xiàn)加上固定翼長航時穩(wěn)定飛行使垂直起降無人機成為當下無人機設計主流。結合無人機在林業(yè)方向的應用,考慮到林業(yè)起飛場地環(huán)境差的條件,設計一款可以實現(xiàn)垂直起降功能的小型固定翼無人機。無人機可搭載高清相機、傳感器等設備滿足日常林用任務要求。本文以提供足夠有效載荷為出發(fā)點,從參數估算到整體布局結構設計分析做出詳細論述,完成無人機總體結構設計。分析垂直起降無人機幾種飛行模式與相應控制方案,對飛控系統(tǒng)提出要求,并完成機載設備設計。使用ANSYS軟件完成機翼結構的靜力學分析,驗證設計機翼結構的可行性,分析翼梁不同分布位置對機翼結構的影響。對改進后的機翼結構進行模態(tài)分析,得到不同階振頻率與振型變化,為整機分析提供數據參數。論述流體分析設計方案,利用MRF模型方法分析滑流影響區(qū)域內螺旋槳安裝位置對無人機機翼影響,從升力系數、阻力系數、升阻比、結構設計特點等角度分析無人機螺旋槳的最佳安放位置。利用Fluent對設計無人... 

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 林用垂直起降無人機的優(yōu)勢
    1.3 垂直起降無人機發(fā)展概況
        1.3.1 國外垂直起降無人機發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內垂直起降無人機發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內容
2 垂直起降固定翼無人機總體設計
    2.1 設計要求
    2.2 主要參數估算
        2.2.1 起飛重量估算
        2.2.2 功重比和翼載荷估算
        2.2.3 翼型選擇
    2.3 總體布局
        2.3.1 常規(guī)性布局
        2.3.2 飛翼布局
        2.3.3 鴨式布局
        2.3.4 其他布局
        2.3.5 總體布局確定
    2.4 飛機詳細參數設計
        2.4.1 主機翼外形尺寸參數設計
        2.4.2 尾翼外形尺寸參數設計
        2.4.3 機身參數設計
        2.4.4 起落架參數設計
    2.5 無人機材料選擇
        2.5.1 復合材料介紹
        2.5.2 復合材料力學特性
        2.5.3 復合材料強度準則
        2.5.4 復合材料確定
    2.6 無人機模型建立
    2.7 本章小結
3 垂直起降固定翼無人機控制系統(tǒng)設計
    3.1 垂直起降無人機飛行模式
        3.1.1 垂直起降飛行模式
        3.1.2 固定翼飛行模式
        3.1.3 垂直起飛模式轉固定翼模式
        3.1.4 固定翼模式轉垂直降落模式
    3.2 飛行控制系統(tǒng)
        3.2.1 飛行控制系統(tǒng)的要求
        3.2.2 飛行控制系統(tǒng)的主要工作原理
    3.3 動力裝置設計
        3.3.1 發(fā)動機選型分析
        3.3.2 螺旋槳選型分析
        3.3.3 電池選型分析
    3.4 控制裝置設計
        3.4.1 電調選型分析
        3.4.2 舵機選型分析
        3.4.3 自動駕駛儀選型分析
        3.4.4 控制器選型分析
    3.5 其他機載設備及重量統(tǒng)計
    3.6 本章小結
4 垂直起降無人機主要結構部件仿真分析
    4.1 結構設計原則
    4.2 機翼結構設計
        4.2.1 翼梁設計
        4.2.2 翼肋設計
        4.2.3 蒙皮設計
        4.2.4 機翼結構受力分析
    4.3 機翼有限元分析
        4.3.1 有限元軟件介紹
        4.3.2 有限元計算模型化
        4.3.3 有限元模型建立
        4.3.4 接觸類型定義
        4.3.5 網格劃分
        4.3.6 約束與載荷定義
    4.4 機翼結構有限元求解分析
    4.5 機翼模態(tài)分析
    4.6 本章小結
5 垂直起降無人機氣動特性分析
    5.1 計算空氣動力學基礎
        5.1.1 流體基本控制方程
        5.1.2 Spalart-Allmaras湍流模型
    5.2 氣動分析方案
        5.2.1 計算方法
        5.2.2 網格劃分工具
        5.2.3 氣動分析工具
    5.3 前置螺旋槳在機翼安放位置的影響分析
        5.3.1 機翼螺旋槳組合前處理
        5.3.2 相關邊界條件參數設置
        5.3.3 機翼仿真驗證
        5.3.4 機翼氣動特性分析
    5.4 整機氣動特性分析
        5.4.1 模型及網格建立
        5.4.2 邊界條件設定
        5.4.3 氣動分析計算
    5.5 本章小結
6 垂直起降無人機性能分析
    6.1 無人機重心分析
    6.2 飛行性能
        6.2.1 最佳巡航速度
        6.2.2 最大平飛速度
        6.2.3 最小平飛速度
        6.2.4 爬升率與爬升角
        6.2.5 最大懸停時間
        6.2.6 下滑角與下滑時間
        6.2.7 續(xù)航及航程
    6.3 穩(wěn)定性分析
        6.3.1 常用無人機坐標系與運動參數
        6.3.2 縱向穩(wěn)定性分析
        6.3.3 橫向穩(wěn)定性分析
    6.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3649495