变总距变转速四旋翼无人机设计技术研究

摘要

本文提出了全新的四旋翼无人机设计方法，采用传统直升机旋翼提高效率，旋翼变总距提高操纵功效，旋翼变转速降低需用功率，显著提高了传统四旋翼无人机的飞行性能。
　　首先，介绍多旋翼无人机的国内外研究现状以及发展趋势，指出现有螺旋桨式四旋翼无人机的不足；其次，针对本文提出的变总距变转速方法，通过叶素理论、动量理论与工程经验公式计算四旋翼无人机垂直与前飞等性能，在理论上验证了本文所提出方法的有效性，并且详细比较了优化转速与标准转速所对应的性能差异；第三、本文对四旋翼无人机进行了详细的结构设计，包括旋翼系统，操纵与传动系统等，并应用有限元分析法对关键零件进行静强度分析校核，及各分系统的布局及安装方式，建立飞行器三维模型，研制出一架试飞验证机；第四、建立四旋翼无人机的飞行力学模型，通过该模型研究变总距操纵方式对四旋翼无人机操稳特性的影响；最后，开展试飞试验，试飞试验表明本文所提出的变总距操纵方式的可行性，试飞结果验证了本文分析方法的正确性。
　　通过理论计算及实验验证，证明了本文变总距变转速四旋翼无人机总体构型与操纵方式是可行的，并且具有更好的飞行性能，具有一定的发展潜力。

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注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究意义与目的

1.3国内外发展现状

1.4研究主要内容

第二章 四旋翼无人机性能与转速优化分析

2.1引言

2.2设计指标

2.3总体参数初值

2.4飞行性能分析

2.5转速优化分析

2.6总体参数终值

2.7本章小结

第三章 四旋翼无人机总体机构设计

3.1引言

3.2整机分系统设计

3.3总体结构布局

3.4本章小结

第四章 变距变转速对四旋翼无人机操稳特性影响分析

4.1引言

4.2机体运动方程

4.3气动模型

4.4操稳特性分析

4.5本章小结

第五章 四旋翼无人机样机研制与试飞试验

5.1引言

5.2样机硬件系统

5.3试飞试验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文研究工作总结

6.2进一步研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文