翼身融合无人机的总体设计与气动分析

摘要

无人机技术在世界范围内蓬勃发展。不断涌现出性能各异、技术先进以及用途广泛的无人机。翼身融合无人机布局将传统的机身与机翼结构融合，与传统的桶状机身加机翼布局飞机相比，具有结构重量轻、空气动力效率高、低雷达反射面、经济性好以及飞机内部空间利用率高等优点。翼身融合无人机在军用领域和民用领域越来越受到各国的重视。本文设计了一种中小型翼身融合无人机，论证了其总体布局，通过风洞实验对翼身融合无人机模型进行了气动分析。研究的具体内容包括以下几点：
　　1、设计了一种翼身融合无人机。通过Profili软件选用具有明显优势的S3010翼型，确定了机翼的几何形状以及无人机的几何形状，完成了翼身融合无人机的总体设计。并且运用航模材料制作了这种翼身融合无人机的模型实物。
　　2、研究了翼身融合无人机气动分析理论与实验系统。首先研究了风洞工作原理以及风洞试验相似准则，阐述了这十二个相似准则对风洞试验的影响，讨论了不同条件下的主要相似准则。然后研究了低速风洞实验系统，阐述了低速风洞的组成、主要相似参数及试验段气流品质的基本要求，对调速风机控制柜、洞体结构、角度控制系统、测量控制系统和数据采集系统的组成和功能作用进行了研究。
　　3、通过风洞实验，对该翼身融合无人机模型进行了气动分析。首先通过风洞对设计制作的翼身融合无人机模型进行吹风试验，得出了不同迎角、偏航角和风速下的一系列气动参数值，具体包括：不同迎角和风速下的升力系数、阻力系数、极曲线、升阻比、俯仰力矩系数，以及不同偏航角和风速下的升力系数、阻力系数、侧力系数、偏航力矩系数。并把这些气动参数值绘制成曲线图，对试验结果进行了分析。然后通过三层平尾、一层平尾及加涡流器的方式对翼身融合无人机进行局部改变，对改变后的模型同样进行了气动分析。

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 主要研究工作与内容安排

第2章 翼身融合无人机总体设计与模型制作

2.1 翼身融合无人机总体设计

2.2 翼身融合无人机模型制作

2.3 本章小结

第3章 翼身融合无人机气动分析理论与实验系统

3.1 相似准则

3.2 相似准则的影响

3.3 低速风洞气流品质的基本要求

3.4 翼身融合无人机气动分析实验系统

3.5 本章小结

第4章 翼身融合无人机气动分析

4.1 实验目的与方案

4.2 试验步骤

4.3 试验结果与分析

4.4 实验结论

4.5 本章小结

第5章 翼身融合无人机局部改变后气动分析

5.1 实验目的与方案

5.2 风速18m/s试验结果与分析

5.3 风速28m/s试验结果与分析

5.4 主要飞行性能估算

5.5 实验结论

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

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