新概念变形飞行器飞行轨迹优化设计

摘要

传统飞行器通常是根据特定的飞行任务进行设计的，其机翼外形固定。随着航天航空技术的飞速发展，人们提出了可变形飞行器的概念。变形飞行器是一类新概念飞行器，具有“智能”功能，有很多不同的用途和形态。变形飞行器通过自身机翼的灵活变形，来改变自身的气动布局，适应不同的飞行环境和任务，从而保持其飞行性能最佳。
　　新概念Z型可折叠翼变形飞行器和新概念可伸缩变后掠翼变形飞行器是本文的两个主要研究对象，其机翼均可进行大尺度形变，针对两种飞行器如何改变翼型以适应不同飞行任务这一复杂问题进行了研究。
　　首先，介绍了变形飞行器的概念，并介绍了国内外在变形飞行器方面的研究现状。
　　其次，针对两类变形飞行器分别设计出了相对应的某种概念性模型，并基于CFD对其进行了气动仿真，分别得到了其在不同变形尺度下的升力系数与阻力系数，分析了其机翼变形尺度与气动参数之间的关系。
　　之后，针对两类变形飞行器的四种不同的飞行任务，包括爬升、巡航、滑翔和下降，选取运动能量状态法构建优化模型，确立其在四种飞行状态下的优化指标函数，指标函数寻优算法选择一种改进的量子遗传优化算法。
　　最后，针对Z型可折叠翼和可伸缩变后掠翼变形飞行器的四种飞行任务，基于MATLAB语言，仿真分析了其从地面最快爬升、最远巡航、最远滑翔至地面和最快下降至地面四种飞行任务下的优化飞行轨迹。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 变形飞行器研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 新概念变形飞行器气动特性分析

2.1 引言

2.2 CFD及Fluent软件简介

2.3 Z型可折叠翼变形飞行器气动特性分析

2.4 可伸缩变后掠翼变形飞行器气动特性分析

2.5 本章小结

第三章 新概念变形飞行器飞行轨迹优化设计

3.1 引言

3.2 变形飞行器几何模型

3.3 飞行优化运动模型

3.4 飞行器各任务段优化原理与分析

3.5 改进量子遗传算法

3.6 变形飞行器各任务段目标函数的构造与解析

3.7 本章小结

第四章 新概念变形飞行器飞行轨迹仿真分析

4.1 引言

4.2 发动机模型

4.3 Z型可折叠翼变形飞行器飞行轨迹仿真分析

4.4 可伸缩变后掠翼变形飞行器飞行轨迹仿真分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢