垂直起降固定翼空中机器人结构及气动特性研究

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垂直起降固定翼空中机器人能够在复杂的环境中实现垂直起降，具有空中悬停和快速平飞的能力，在军用和民用领域有着广泛的应用前景，因此研究此类空中机器人具有重要意义。本文在参考国内外研究的基础上，对垂直起降固定翼空中机器人进行结构设计并对其气动特性进行研究与优化。首先，通过对典型翼型和结构布局的分析，确定本次设计所采用的翼型及主体结构布局形式。其次，对垂直起降固定翼空中机器人的结构布局进行初步设计，主要包括翼身融合结构、翼尖小翼、起落架和矢量倾转动力装置等。再次，应用FLUENT对设计的机翼模型进行仿真分析，采用控制变量法研究机翼扭转角、翼刀、翼尖小翼等对其气动特性的影响，并优化机翼结构。最后，对整机进行气动特性分析并应用滑移网格法研究螺旋桨滑流对整机气动特性的影响，同时采用CFD与CSD相耦合的方法研究整机的静气动弹性，探索弹性变形对气动特性的影响。综合研究表明，机翼经过优化以后其升力系数得到提高，阻力系数减小，滚转稳定性增加；螺旋桨滑流提高了整机的升力特性，但同时也增加了阻力；弹性变形使得整机升力系数减小，阻力系数增大，整机气动性能有所下降，但变形程度不会造成结构破坏，从整体上来看组合后的整机气动性能良好，符合设计要求；流固耦合所得到的最大变形位移及应力分布情况可用于指导整机内部结构再优化和新材料的选用，以减小弹性变形，进一步提高整机的气动性能。

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作者
袁春阳;
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作者单位

河北工业大学;

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授予单位河北工业大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名丁承君;
年度 2016
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类航空发动机（推进系统）;基础理论及试验;
关键词
垂直起降; 固定翼; 机器人结构; 气动;

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