| 【中文题名】 | 适用于突风环境的微型扑翼飞行器柔性翼气动特性研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 人机与环境工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 微型扑翼飞行器,突风环境,柔性翼,片条理论,气动结构耦合, |
| 【英关键词】 | Micro Aerial Vehicle （MAV）,gust environment,flexible wings,strip theory,aerodynamic and structural coupling, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>基础理论及试验>空气动力学>飞机空气动力学> |
| 【论文摘要】 | 微型飞行器是一种新型的飞行器，因其体积小、重量轻、使用灵活、成本低，故可广泛应用于军、民用领域的侦察、通讯、搜救、勘测等领域。国内外众多研究机构已投入相当多的精力开始了广泛的研究，研制出了一些成功飞行的样机，相关技术也在进一步发展中。
论文总结了微型飞行器的通常飞行环境及影响其飞行品质的主要因素。在制约微型飞行器发展的众多技术障碍中，比较重要的一点是微型飞行器的突风环境适应能力。突风环境是微型飞行器超低空飞行时无法回避的，因其重量轻、转动惯量小、气动阻尼小，风力和风向随机变化的突风将引起其飞行速度、迎角和方向的突然变化，使其不能稳定工作。论文从理论和实践证明：基于仿生学原理的柔性翼技术可以显著提高微型飞行器抵抗突风环境的能力，且更适用于微型扑翼飞行器。
风洞试验技术是研究微型扑翼飞行器气动特性以及突风环境适应能力的重要技术手段，也是验证CFD分析工作正确性的重要途径。论文在分析了扑翼飞行的基本原理后，进一步发展了基于改进片条理论的扑翼气动力估算方法，在不同条件下对柔性扑翼的气动性能进行计算，后续的风洞吹风试验验证了该估算方法的准确性和可靠性。在此基础上，论文编制了基于Visual ... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-24 |
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1.1 引言 |
8 |
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1.2 微型飞行器的基本概念 |
8-9 |
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1.3 微型飞行器的主要技术标准 |
9 |
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1.4 微型飞行器的用途 |
9-10 |
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1.5 微型飞行器的研究现状 |
10-17 |
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1.5.1 微型固定翼飞行器的研究现状 |
10-13 |
|
1.5.2 微型旋翼飞行器的研究现状 |
13-14 |
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1.5.3 扑翼飞行器的发展历史以及研究现状 |
14-17 |
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1.6 微型飞行器研制所面临的关键技术 |
17-19 |
|
1.7 微型扑翼飞行器的技术特点 |
19-21 |
|
1.8 本文的主要研究内容 |
21-24 |
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第二章 微型飞行器突风环境适应性研究 |
24-34 |
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2.1 微型飞行器的飞行环境 |
24-26 |
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2.2 环境中的突风对飞行的影响及应对措施 |
26-29 |
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2.3 柔性翼结构对突风环境的适应性研究 |
29-32 |
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2.4 柔性翼结构更适用于微型扑翼飞行器 |
32-34 |
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第三章 扑翼飞行原理及风洞试验技术 |
34-40 |
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3.1 扑翼飞行的基本原理 |
34-35 |
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3.2 扑翼风洞实验技术简介 |
35-40 |
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3.2.1 试验风洞及相关测量设备 |
35-36 |
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3.2.2 试验模型 |
36-37 |
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3.2.3 部分风洞试验结果 |
37-40 |
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第四章 扑翼飞行器机翼气动性能估算方法研究 |
40-62 |
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4.1 扑翼气动计算理论与方法概述 |
40 |
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4.2 机翼气动性能估算过程分析 |
40-45 |
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4.2.1 机翼运动参数计算分析 |
41-43 |
|
4.2.2 机翼气动参数计算分析 |
43-45 |
|
4.3 扑翼气动估算程序结果分析及与风洞试验验证 |
45-50 |
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4.3.1 机翼几何和结构参数分析 |
45-46 |
|
4.3.2 估算程序结果分析 |
46-48 |
|
4.3.3 风洞试验验证 |
48-50 |
|
4.4 利用估算程序计算扑翼机翼气动特性 |
50-57 |
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4.4.1 机翼升力、推力系数随风速的变化 |
50-51 |
|
4.4.2 机翼升力、推力系数随迎角的变化 |
51-52 |
|
4.4.3 机翼升力、推力系数随上下扑时间比的变化 |
52-53 |
|
4.4.4 机翼平面形状对机翼升力、推力系数的影响 |
53-57 |
|
4.5 微型扑翼飞行器机翼气动估算软件设计 |
57-62 |
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4.5.1 机翼驱动机构设计与运动规律计算模块 |
58-60 |
|
4.5.2 机翼平面形状及结构参数设计模块 |
60 |
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4.5.3 气动估算模块 |
60-62 |
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第五章 柔性翼气动结构耦合分析初步研究 |
62-82 |
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5.1 气动结构耦合分析方法概述 |
62-63 |
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5.2 微型扑翼飞行器柔性翼结构材料力学特性测量 |
63-65 |
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5.3 柔性翼有限元模型建立 |
65-71 |
|
5.3.1 ANSYS有限元分析的基本过程 |
65-66 |
|
5.3.2 柔性翼有限元模型的初步建立及试验验证 |
66-70 |
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5.3.3 应用于气动结构耦合计算的柔性翼有限元模型的建立 |
70-71 |
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5.4 三维不可压N-S方程数值求解 |
71-74 |
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5.4.1 控制方程 |
72-73 |
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5.4.2 控制方程的离散及求解 |
73-74 |
|
5.4.3 压力系数转化为气动力 |
74 |
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5.5 结构分析结果与气动分析之间的数据交流 |
74-75 |
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5.6 柔性翼的气动结构耦合分析计算结果 |
75-82 |
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5.6.1 气动结构耦合的计算结果分析 |
75-78 |
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5.6.2 柔性与刚性机翼的气动特性对比分析 |
78-82 |
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第六章 总结与展望 |
82-84 |
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6.1 研究工作总结 |
82 |
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6.2 未来展望 |
82-84 |
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参考文献 |
84-90 |
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发表论文和参加科研情况说明 |
90-92 |
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致谢 |
92-93 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.96945 |
