| 【中文题名】 | 无尾飞翼式攻击型无人机总体优化设计方法研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 飞行器设计 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 飞机设计,无人机,无尾布局,飞行性能,并行子空间优化,响应面 |
| 【英关键词】 | Aircraft Design,Unmanned Aerial Vehicle（UAV）,Tailless Configuration,Flight Performance,Concurrent Subspace Optimization （CSSO）,Response Surface Methodology （RSM）,Neural Network, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>各类型航空器>无人驾驶飞机>> |
| 【论文摘要】 | 本文对无尾飞翼式攻击型无人机总体优化设计方法进行了研究。主要包括两方面内容，其一是针对攻击型无人机的总体要求，进行方案设计和评估，其二是研究总体设计的优化方法，挖掘飞翼布局的多学科综合优势。
首先完成了无尾飞翼式攻击型无人机的初步总体方案设计，确定了无人机的起飞重量、翼载荷、推重比、发动机参数、机翼和机身的几何参数、起落架和控制舵面的几何参数等；接着围绕总体方案的选型和确定，对该无人机的升阻特性、俯仰力矩、横航向静导数、动导数和操纵导数等气动力进行了工程估算；根据气动力参数，对该无人机的纵向静稳定性、动稳定性、操纵性和横航向静稳定性、动稳定性、操纵性等特性进行了计算分析；接着对该无人机的飞行包线、爬升性能、续航性能、下滑性能、起降性能进行计算分析，并根据计算结果检验所选方案是否达到设计指标。
本文在上述基础上应用并行子空间优化设计(CSSO)算法对无尾飞翼式攻击型无人机进行多学科一体化设计。研究结果表明，并行子空间设计算法不仅有效地实现了并行设计思想，而且与传统的优化算法相比，CSSO算法降低了无人机系统分析的次数，找到系统全局最优解的概率也较高。同时也说明CSSO算法能有效地应用... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-4 |
|
Abstract |
4-8 |
|
第一章 绪论 |
8-13 |
|
§1.1 引言 |
8 |
|
§1.2 攻击型无人机的发展 |
8-9 |
|
§1.3 无尾飞翼布局无人机的特点 |
9-11 |
|
§1.4 本文主要研究内容 |
11-13 |
|
第二章 初始参数的设计 |
13-20 |
|
§2.1 主要设计指标 |
13 |
|
§2.2 起飞重量的估算 |
13-17 |
|
§2.2.1 起飞重量的构成 |
13-14 |
|
§2.2.2 空机重量系数的估算 |
14-15 |
|
§2.2.3 燃油重量系数的估算 |
15-16 |
|
§2.2.4 起飞重量的估算 |
16-17 |
|
§2.3 推重比的估算 |
17-18 |
|
§2.3.1 巡航推重比 |
17 |
|
§2.3.2 起飞推重比的确定 |
17-18 |
|
§2.3.3 发动机的选择 |
18 |
|
§2.4 翼载的估算 |
18-20 |
|
§2.4.1 按失速速度确定翼载 |
18-19 |
|
§2.4.2 按巡航确定翼载 |
19 |
|
§2.4.3 起飞翼载的确定 |
19-20 |
|
第三章 无尾飞翼布局设计 |
20-32 |
|
§3.1 机翼气动布局设计 |
20-23 |
|
§3.1.1 翼面的展弦比选择 |
20-21 |
|
§3.1.2 机翼的后掠角 |
21-22 |
|
§3.1.3 机翼尖削比的选择 |
22 |
|
§3.1.4 机翼扭转角的确定 |
22 |
|
§3.1.5 机翼安装角的确定 |
22 |
|
§3.1.6 机翼上反角的确定 |
22-23 |
|
§3.2 翼型的选择 |
23-24 |
|
§3.3 翼身融合体的翼根设计 |
24-25 |
|
§3.4 飞翼布局的几何外形参数 |
25-26 |
|
§3.5 机翼的舵面设计 |
26-28 |
|
§3.6 起落架的设计 |
28-29 |
|
§3.6.1 起落架型式的选择 |
28 |
|
§3.6.2 起落架主要几何参数的选择 |
28-29 |
|
§3.7 推进装置特性分析 |
29-31 |
|
§3.7.1 发动机装机推力修正 |
30 |
|
§3.7.2 装机净推力修正 |
30-31 |
|
§3.8 重心配置 |
31-32 |
|
第四章 气动特性分析 |
32-47 |
|
§4.1 升力线斜率的估算 |
32-33 |
|
§4.2 无人机的最大升力系数 |
33 |
|
§4.3 零升阻力系数 |
33-37 |
|
§4.3.1 当量蒙皮摩擦阻力系数法 |
34-35 |
|
§4.3.2 部件构成法 |
35-37 |
|
§4.3.3 零升阻力系数的确定 |
37 |
|
§4.4 诱导阻力系数 |
37-38 |
|
§4.5 飞机极曲线估算 |
38-39 |
|
§4.6 俯仰力矩系数估算 |
39 |
|
§4.7 航向静导数计算 |
39-41 |
|
§4.7.1 横向力系数对侧滑角的导数 |
40 |
|
§4.7.2 滚转力矩系数对侧滑角的导数 |
40-41 |
|
§4.7.3 偏航力矩系数对侧滑角的导数 |
41 |
|
§4.8 动导数计算 |
41-44 |
|
§4.8.1 俯仰角速度引起的动导数计算 |
42 |
|
§4.8.2 迎角变化率引起的动导数计算 |
42 |
|
§4.8.3 滚转角速度引起的动导数计算 |
42-43 |
|
§4.8.4 偏航角速度引起的动导数计算 |
43 |
|
§4.8.5 侧滑角变化率引起的动导数计算 |
43-44 |
|
§4.9 操纵导数计算 |
44-46 |
|
§4.9.1 升降舵操纵导数计算 |
44 |
|
§4.9.2 阻力方向舵操纵导数计算 |
44-45 |
|
§4.9.3 副翼操纵导数计算 |
45-46 |
|
§4.10 小结 |
46-47 |
|
第五章 稳定性和操纵性分析 |
47-55 |
|
§5.1 概述 |
47 |
|
§5.2 纵向稳定性和操纵性分析 |
47-50 |
|
§5.2.1 纵向静稳定性分析 |
47-48 |
|
§5.2.2 纵向动稳定性分析 |
48-50 |
|
§5.2.3 纵向操纵性分析 |
50 |
|
§5.3 横航向稳定性和操纵性分析 |
50-53 |
|
§5.3.1 横航向静稳定性分析 |
50-51 |
|
§5.3.2 横航向动稳定性分析 |
51-53 |
|
§5.3.3 横航向操纵性分析 |
53 |
|
§5.4 小结 |
53-55 |
|
第六章 飞行性能分析 |
55-79 |
|
§6.1 飞机性能及飞行包线的分析 |
55-61 |
|
§6.1.1 平飞需用推力计算 |
55-57 |
|
§6.1.2 最大平飞速度 |
57-59 |
|
§6.1.3 最小平飞速度 |
59-60 |
|
§6.1.4 升限计算 |
60 |
|
§6.1.5 飞行包线 |
60-61 |
|
§6.2 起飞性能分析 |
61-64 |
|
§6.2.1 飞机的起飞过程 |
61 |
|
§6.2.2 地面滑跑段距离和时间 |
61-63 |
|
§6.2.3 起飞空中段水平距离和时间的计算 |
63-64 |
|
§6.2.4 飞机的起飞距离和起飞时间 |
64 |
|
§6.3 上升性能的确定 |
64-69 |
|
§6.3.1 定常直线上升运动方程 |
64 |
|
§6.3.2 上升角和最大上升角计算 |
64-65 |
|
§6.3.3 上升率和最大上升率 |
65-66 |
|
§6.3.4 理论静升限和实用静升限 |
66-67 |
|
§6.3.5 最短上升时间 |
67-68 |
|
§6.3.6 上升时经过的水平距离 |
68 |
|
§6.3.7 上升过程中的燃油消耗量 |
68-69 |
|
§6.4 下滑性能的确定 |
69-72 |
|
§6.4.1 下滑速度 |
69-70 |
|
§6.4.2 下滑角 |
70 |
|
§6.4.3 下滑水平距离 |
70-71 |
|
§6.4.4 下滑时间 |
71-72 |
|
§6.4.5 下滑耗油量 |
72 |
|
§6.5 着陆性能分析 |
72-74 |
|
§6.5.1 接地速度和进场速度的确定 |
73 |
|
§6.5.2 空中下滑段水平距离和时间的计算 |
73-74 |
|
§6.5.3 着陆滑跑距离和时间的计算 |
74 |
|
§6.5.4 飞机的降落距离和降落时间 |
74 |
|
§6.6 续航性能 |
74-77 |
|
§6.6.1 燃油的确定 |
75 |
|
§6.6.2 巡航段航程和航时的基本公式 |
75-76 |
|
§6.6.3 11km高度和Ma0.6时的航程与航时 |
76 |
|
§6.6.4 等高等速时的久航性能以及远航性能分析 |
76-77 |
|
§6.7 飞行性能分析总结 |
77-79 |
|
第七章 多学科设计优化在总体设计中的应用研究 |
79-92 |
|
§7.1 多学科设计优化概述 |
79-81 |
|
§7.1.1 多学科设计优化的产生 |
79 |
|
§7.1.2 多学科设计优化问题的表述 |
79-81 |
|
§7.1.3 多学科设计优化算法及其应用 |
81 |
|
§7.2 并行子空间优化算法 |
81-87 |
|
§7.2.1 基于响应面的CSSO算法框架 |
81-83 |
|
§7.2.2 并行子空间优化的近似方法 |
83-84 |
|
§7.2.3 基于神经网络的响应面 |
84 |
|
§7.2.4 设计空间的搜索策略 |
84-87 |
|
§7.3 无尾飞翼布局无人机的总体参数优化 |
87-91 |
|
§7.3.1 优化模型的建立 |
87-88 |
|
§7.3.2 学科分析 |
88-89 |
|
§7.3.3 优化结果及分析 |
89-91 |
|
§7.4 小结 |
91-92 |
|
第八章 结束语 |
92-94 |
|
参考文献 |
94-97 |
|
致谢 |
97-98 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文 |
98-99 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.98610 |
