多涵道无人机总体设计及气动特性分析

【摘要】针对目前涵道无人机飞行控制耦合严重、飞行速度慢的问题,提出了一种采用解耦控制方式的多涵道无人机设计方案。该无人机由机身、主涵道、两个调节涵道和推进尾桨组成,各个涵道动力与控制相互独立,无人机的姿态控制由各涵道配合完成,实现姿态控制的解耦。采用的非圆周对称布局涵道尾桨不仅可为该无人机前飞提供推力,解决无法快速飞行的问题,还可为该无人机提供额外升力,提高无人机效率。该多涵道无人机既具有一般涵道无人机的可垂直起降、机动性能好、推进效率高、噪音低、隐蔽性好等优点,又具有固定翼飞机可快速飞行的优点,还有效解决了现有涵道无人机控制耦合严重的问题。首先,本文从总体设计的角度,确定了该无人机的材料和总体布局,给出该无人机的动力学模型、姿态操纵方式,并对典型飞行状态进行了分析。选择该无人机的总体参数,并对总体参数计算分析。对无人机的各部分结构进行了初步设计,并建立了该无人机的三维CATIA模型。其次,对无人机的主要升力装置涵道风扇的气动特性进行了分析,重点分析了共轴双旋翼涵道风扇,得出其在悬停特性、轴流特性和前飞特性。然后,运用CFD方法对机身的流场特点和在不同飞行速度与来流攻角下的升阻特性进行了分析。最后,运用数学理论和CFD方法对本文采用的非圆周对称涵道尾桨气动特性进行了研究。证明该非圆周对称结构涵道尾桨不仅能够产生推力,还能为无人机提供升力。综上所述,本文对一种采用解耦控制方式的多涵道无人机进行了总体设计,并对其关键部件的气动特性进行了分析,为后续研究工作奠定了基础,同时为涵道无人机、特别是采用共轴双旋翼涵道风扇或多涵道技术的涵道无人机提供了一定的技术支持。
【作者】贺兴柱；
【导师】刘顺安；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】涵道式无人机；多涵道；解耦控制；共轴双旋翼涵道风扇；气动特性；

【参考文献】
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