涵道螺旋桨飞行器总体设计

摘要

现有的涵道风扇飞行器主要依靠涵道风扇下方的控制舵面或涵道内旋翼的变距机构来实现其飞行姿态的控制，但是由于前者的控制舵面位于螺旋桨的下方，从而使得这类涵道风扇飞行器的稳定性比较差，而后者的变距机构和操纵系统通常比较复杂。针对上述问题，本文结合四旋翼飞行器的布局型式和飞行控制方法，在涵道共轴双螺旋桨的周围布置四个涵道螺旋桨作为飞行器的操纵面，设计一种能够实现悬停，垂直起降和小速度前飞的涵道螺旋桨无人飞行器。
　　本文首先在确定了飞行器的气动布局型式之后，对其一些主要的部件进行了详细的参数设计，完成了各种方案下飞行器三维几何模型的建立。
　　其次运用文中所建立的数值模拟方法分别对作为升力面和操纵面的涵道共轴双螺旋桨和涵道螺旋桨在不同工况下的气动性能进行了详细的数值计算和分析，其中着重对比分析了不同状态下，嵌入式涵道螺旋桨、嵌入式涵道双螺旋桨和镂空涵道双螺旋桨相比于一般涵道螺旋桨和涵道双螺旋桨所具有的优势及其适用范围。
　　再次对飞行器的主承力部件机架分别进行了静力学和动力学分析，通过静力学分析使其满足了本文强度和刚度的要求，而动力学主要分析了机架的固有频率和振型，提出了螺旋桨转速的危险区域。
　　最后在完成原理验证机的制作后，对原理验证机在不同工况下进行了试飞，验证了本文涵道螺旋桨飞行器气动布局的可行性。

目录

声明

符号表

第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3本文研究目的及主要内容

第二章 涵道螺旋桨飞行器的气动布局设计

2.1引言

2.2飞行器整体布局设计及工作原理

2.3飞行器各部件设计

2.4飞行器三维模型

2.5本章小结

第三章 数值模拟方法

3.1引言

3.2数值模拟方法

3.3算例验证

3.4本章小结

第四章 涵道螺旋桨气动特性分析

4.1引言

4.2孤立螺旋桨气动特性分析

4.3涵道螺旋桨气动特性分析

4.4嵌入式涵道螺旋桨气动特性分析

4.5本章小结

第五章 涵道共轴双螺旋桨气动特性分析

5.1引言

5.2双螺旋桨气动特性分析

5.3涵道双螺旋桨气动特性分析

5.4嵌入式涵道双螺旋桨气动特性分析

5.5镂空涵道双螺旋桨气动特性分析

5.6本章小结

第六章 机架结构分析

6.1引言

6.2静力学分析

6.3动力学分析

6.4本章小结

第七章 原理验证机的制作与试飞

7.1引言

7.2机架的制作

7.3动力系统的选择

7.4控制系统的选择

7.5组装和试飞

7.6本章小结

第八章 全文总结及展望

8.1本文主要工作及结论

8.2后续展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文