傾轉(zhuǎn)旋翼無人機兼顧了旋翼和固定翼無人機垂直起降和高速前飛的特點,其復雜的飛行方式給無人機帶來了較大的氣動影響。本文以飛翼布局傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機為研究對象,針對傳統(tǒng)傾轉(zhuǎn)旋翼無人機載重較小,續(xù)航時間較短的問題,論文提出一種前后三個旋翼均可傾轉(zhuǎn)的飛翼布局傾轉(zhuǎn)旋翼無人機構(gòu)型方案,通過對其計算、建模和仿真分析,設(shè)計出滿足任務要求的傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機,并采用計算流體力學的方法對其進行氣動特性研究。首先,根據(jù)設(shè)計要求,進行總體布局對比和選擇,按照所選飛翼布局,確定傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機的總體參數(shù),并對無人機進行機翼、機身、操縱面、翼梢小翼、動力裝置和傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的計算、設(shè)計和建模,及起落架的設(shè)計。然后,采用多重參考系建立了適合飛翼布局傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機的數(shù)值計算方法,并運用CATIA軟件進行了螺旋槳CAD逆向建模,通過對螺旋槳拉力和功率試驗值與計算值的對比,驗證了本數(shù)值計算方法的有效性。最后,基于已建立的氣動模型和數(shù)值計算方法,通過Fluent軟件計算和分析該布局傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機在懸停垂直爬升狀態(tài)、前飛和傾轉(zhuǎn)過渡狀態(tài),有無螺旋槳對機體的氣動影響,無人機前飛狀態(tài)橫航向及縱向靜穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明,懸停狀態(tài)下,旋翼對機... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

“魚鷹”運輸機

中北大學學位論文3圖1-3V-22“魚鷹”運輸機圖1-4V-280Fig.1-3V-22OspreytransportFig.1-4V-280然而最早的無人傾轉(zhuǎn)旋翼機為美國貝爾公司和波音公司合作研制的D-340Pointer，該無人驗證機采用盒型截面的機身，但起落架仍采用傳統(tǒng)直升機的滑撬式，并于1988年完成首飛。隨后貝爾公司開展了“鷹眼”可傾轉(zhuǎn)旋翼垂直起降無人飛行器的研究[9,10]，“鷹眼”無人機，外形上與傳統(tǒng)固定翼飛機類似，但結(jié)合了直升機和固定翼優(yōu)點于一身，可以進行垂直起降和固定翼巡航，具有比傳統(tǒng)直升機更寬的飛行包線，能以290km/h的速度飛行，并可達到3h的續(xù)航時間。以色列軍方新一代“黑豹”傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機于2010年亮相。如圖1-6所示，此無人機由IAI公司研發(fā)，其最大特點是不但可以常規(guī)起降，也可垂直起降。動力裝置為三臺靜音電動機，安裝于機翼前兩側(cè)的旋翼可前后獨立傾轉(zhuǎn)，而尾部旋翼則可以左右傾轉(zhuǎn)，正常巡航時，機翼兩側(cè)的旋翼向前傾轉(zhuǎn)直至水平，以提供前飛動力。同時其采用模塊化的機翼，擁有不同翼展的機翼可供選擇，在使用6m翼展時可以攜帶8kg的機載設(shè)備進行不間斷的6h飛行[11]。圖1-5“鷹眼”無人機圖1-6“黑豹”無人機Fig.1-5“Eagleeye”UAVFig.1-6“Panther”UAV

中北大學學位論文3圖1-3V-22“魚鷹”運輸機圖1-4V-280Fig.1-3V-22OspreytransportFig.1-4V-280然而最早的無人傾轉(zhuǎn)旋翼機為美國貝爾公司和波音公司合作研制的D-340Pointer，該無人驗證機采用盒型截面的機身，但起落架仍采用傳統(tǒng)直升機的滑撬式，并于1988年完成首飛。隨后貝爾公司開展了“鷹眼”可傾轉(zhuǎn)旋翼垂直起降無人飛行器的研究[9,10]，“鷹眼”無人機，外形上與傳統(tǒng)固定翼飛機類似，但結(jié)合了直升機和固定翼優(yōu)點于一身，可以進行垂直起降和固定翼巡航，具有比傳統(tǒng)直升機更寬的飛行包線，能以290km/h的速度飛行，并可達到3h的續(xù)航時間。以色列軍方新一代“黑豹”傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機于2010年亮相。如圖1-6所示，此無人機由IAI公司研發(fā)，其最大特點是不但可以常規(guī)起降，也可垂直起降。動力裝置為三臺靜音電動機，安裝于機翼前兩側(cè)的旋翼可前后獨立傾轉(zhuǎn)，而尾部旋翼則可以左右傾轉(zhuǎn)，正常巡航時，機翼兩側(cè)的旋翼向前傾轉(zhuǎn)直至水平，以提供前飛動力。同時其采用模塊化的機翼，擁有不同翼展的機翼可供選擇，在使用6m翼展時可以攜帶8kg的機載設(shè)備進行不間斷的6h飛行[11]。圖1-5“鷹眼”無人機圖1-6“黑豹”無人機Fig.1-5“Eagleeye”UAVFig.1-6“Panther”UAV

【參考文獻】：
期刊論文
[1]旋翼滑流對傾轉(zhuǎn)旋翼機飛機模式下氣動特性的影響[J]. 陳皓,陸志良,郭同慶.  航空動力學報. 2018(11)
[2]垂直起降無人機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 于進勇,王超.  飛航導彈. 2017(05)
[3]傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢[J]. 陳琦,江濤,蔚建斌,史鳳鳴.  飛航導彈. 2016(07)
[4]過渡狀態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼氣動力模擬的高效CFD方法[J]. 李鵬,招啟軍,汪正中,王博.  南京航空航天大學學報. 2015(02)
[5]傾轉(zhuǎn)三旋翼飛行器地面效應風洞試驗[J]. 陳坤,史志偉,孫加亮.  航空學報. 2015(09)
[6]國外海上無人機發(fā)展綜述[J]. 劉大勇,劉佳.  飛航導彈. 2014(11)
[7]三旋翼飛行器動力學分析及建模[J]. 楊陽,崔金峰,余毅.  光學精密工程. 2013(07)
[8]海軍傾轉(zhuǎn)旋翼無人機技術(shù)和發(fā)展優(yōu)勢綜述[J]. 唐亮,徐慶九.  科技資訊. 2012(28)
[9]傾轉(zhuǎn)旋翼過渡狀態(tài)的尾跡及氣動力特性計算與分析[J]. 李春華,徐國華.  應用力學學報. 2008(03)
[10]懸停和前飛狀態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼機的旋翼自由尾跡計算方法[J]. 李春華,徐國華.  空氣動力學學報. 2005(02)

博士論文
[1]傾轉(zhuǎn)旋翼機過渡模式下非定常氣動力數(shù)值模擬[D]. 陳皓.南京航空航天大學 2018
[2]涵道共軸雙旋翼無人機氣動外形關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 姜悅寧.中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所) 2017
[3]變高度、變傾角的翼梢小翼驅(qū)動技術(shù)研究[D]. 李偉.南京航空航天大學 2012

碩士論文
[1]“工”型傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器機構(gòu)設(shè)計與傾轉(zhuǎn)階段穩(wěn)定性研究[D]. 連歡.中北大學 2019
[2]傾轉(zhuǎn)旋翼機氣動干擾分析及機翼優(yōu)化[D]. 趙廣.南昌航空大學 2019
[3]傾轉(zhuǎn)三旋翼無人機總體與控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. �；坻�.南京航空航天大學 2018
[4]傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器氣動特性分析及設(shè)計研究[D]. 陳天予.南京航空航天大學 2018
[5]傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器氣動干擾分析[D]. 王策.南京航空航天大學 2018
[6]翼身融合太陽能無人機總體設(shè)計與能量管理系統(tǒng)優(yōu)化[D]. 王健.南京航空航天大學 2016
[7]一種翼身融合無人飛行器的總體設(shè)計及協(xié)同作戰(zhàn)研究[D]. 張帥浩.南京航空航天大學 2015
[8]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



本文編號：3462752