涵道式垂直起降飞行器气动特性的CFD分析

摘要

两栖飞行器是一种既可以在地面上行驶又可以在空中飞行的新型飞行器，本文描述的涵道式垂直起降飞行汽车就是两栖飞行器的一种，由于它布局紧凑、前飞速度大、机动能力强、噪音小的特点，将来在城市交通、紧急救援、军事运输等方面都将发挥重要的作用。关于飞行汽车的研究，涉及的领域主要包括：总体结构布局、地面行驶系统、空中姿态控制、动力系统等，涉及机构学、运动学、结构动力学、空气动力学、信息化与自动控制等诸多学科，是一项十分复杂的工程。
　　本文主要内容是涵道式垂直起降两栖飞行器气动特性的CFD分析。作为前提和背景，本文简要介绍了两栖飞行器的国内外研究现状，在以往研究的基础上建立了飞行汽车三维模型，指出了基于 CFD方法开展飞行汽车气动特性研究的可行性和重要意义。涵道螺旋桨是飞行汽车的推进装置，本文首先给定涵道螺旋桨的结构参数，建立三维模型，利用 CFD方法研究结构参数对涵道螺旋桨气动性能的影响。在螺旋桨转速一定的条件下，建立具有不同桨尖间隙、涵道唇口半径、螺旋桨安装位置、涵道扩散角的仿真模型，分析单个参数对涵道系统升力特性的影响。其次，基于空气动力学原理与计算流体力学的方法，通过数值模拟仿真，对飞行汽车进行空气动力学分析。研究飞行汽车在地面行驶时的空气阻力，空中模式下的主涵道升力、推进涵道的推动力、车身俯仰力矩等气动性能，通过这些研究验证飞行汽车在这两种工作模式下工作的可行性。最后，研究格栅翼不同厚度、弦长、偏角和螺旋桨安装位置对其气动特性的影响以及整个飞行汽车的操控特性，分析飞行汽车的滚转、俯仰、偏航等运动特性，并确定了相关的结构参数和飞行参数。

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第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外两期飞行器研究情况

1.3 本文主要研究内容

第2章 飞行汽车总体结构以及计算模型

2.1 总体结构

2.2 CFD的基本简介

2.3 计算模型

2.4 本章小节

第3章 涵道螺旋桨的结构参数对气动性能影响的分析

3.1 引言

3.2 涵道螺旋桨的升力特性

3.3 涵道螺旋桨数值模拟计算

3.4 本章小结

第4章 飞行汽车的气动特性分析

4.1引言

4.2 飞行汽车的气动特性

4.3 地面行驶模式的气动性能分析

4.4空中飞行模式的气动性能分析

4.5本章小结

第5章 格栅翼的气动性能及飞行汽车操控性能分析

5.1 引言

5.2 格栅翼气动特性

5.3飞行汽车的操控性能分析

5.4 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 本文主要工作总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A:攻读硕士学位期间参与项目及发表论文