“燃油-發(fā)電”多旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)包括作為執(zhí)行器的電機(jī)、螺旋槳以及作為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī),各個(gè)部件的匹配對(duì)提高動(dòng)力系統(tǒng)的性能至關(guān)重要;發(fā)電系統(tǒng)帶來(lái)的振動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)的控制會(huì)造成不利影響,因此有必要對(duì)其進(jìn)行隔振設(shè)計(jì)。本文針對(duì)動(dòng)力匹配和振動(dòng)控制兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)了研究,主要研究工作包括:（1）基于應(yīng)用需求提出了無(wú)人機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求,并提出了一種串聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,對(duì)作為動(dòng)力執(zhí)行器的螺旋槳和電機(jī)進(jìn)行了特性分析和選型,優(yōu)化了能量利用效率,并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行了選型。（2）針對(duì)提出的動(dòng)力方案,探討了占空比和傳動(dòng)比兩個(gè)因素對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)匹配的影響;通過(guò)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)特性分析與實(shí)驗(yàn),以及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性分析與實(shí)驗(yàn),得出了動(dòng)力系統(tǒng)匹配規(guī)律和設(shè)計(jì)參數(shù)。（3）設(shè)計(jì)了發(fā)電模塊的振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)獲得的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了振源特性分析;在單質(zhì)體多自由度振動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了隔振系統(tǒng)布局形式,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同布局形式的隔振效果,驗(yàn)證了隔振方案的可行性。（4）對(duì)發(fā)電模塊和無(wú)人機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),通過(guò)仿真驗(yàn)證了機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性;對(duì)樣機(jī)進(jìn)行地面調(diào)試和實(shí)際飛行測(cè)試,驗(yàn)證了動(dòng)力系統(tǒng)匹配和隔振設(shè)計(jì)的合理性。 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

彩虹CH-5無(wú)人機(jī)

1.1 課題背景與研究意義飛行，是人類一直以來(lái)的夢(mèng)想。早在公元 5 世紀(jì)，中國(guó)人就發(fā)明了風(fēng)箏；15 世紀(jì)末達(dá)芬奇在他的手繪中展示了撲翼飛機(jī)、旋翼機(jī)、滑翔機(jī)和降落傘等多種飛行裝置的設(shè)圖紙；1903 年，萊特兄弟駕駛他們研制的飛行者一號(hào)固定翼飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了歷史上首次重空氣的航空器持續(xù)受控的動(dòng)力飛行[1]。在隨后的一百多年里，人們制造出了各式各樣飛行器，第二次世界大戰(zhàn)促使了飛機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。然而，作為軍用和通航使用飛機(jī)由于具有很高的集成性和系統(tǒng)復(fù)雜性，很少進(jìn)入普通人的生活中。無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，縮寫(xiě)為 UAV）是一種無(wú)人駕駛的、有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)可重復(fù)使用的航空器的簡(jiǎn)稱。無(wú)人機(jī)可通過(guò)遙控式、半主動(dòng)式或自主式等方式進(jìn)行控由于無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、使用成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的應(yīng)用在軍事和民用等領(lǐng)域。軍用無(wú)人機(jī)（圖 1.1）可用于偵查、通信中繼攻擊和作為靶機(jī)等；民用無(wú)人機(jī)（圖 1.2）可用于氣象探測(cè)、電力巡檢、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、質(zhì)勘測(cè)、地圖測(cè)繪、農(nóng)藥噴灑、交通管制和邊境控制等[2]。

圖 1.3 固定翼無(wú)人機(jī) 圖 1.4 無(wú)人直升機(jī) 圖 1.5 多旋翼無(wú)人機(jī)固定翼無(wú)人機(jī)具有位置及后掠角等參數(shù)固定不變的機(jī)翼，通過(guò)推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生向前的空速，進(jìn)而產(chǎn)生升力來(lái)平衡無(wú)人機(jī)的重力，因此固定翼無(wú)人機(jī)在滯空時(shí)必須保持一定的前飛速度，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)懸停和垂直起降，必須借助跑道滑行或彈射系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)起降。固定翼無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是飛行速度快、飛行距離長(zhǎng)、能耗低，且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單[4]。無(wú)人直升機(jī)是一種由主旋翼直接提供升力的旋翼飛行器，通過(guò)控制周期變矩桿、總矩桿和油門(mén)等來(lái)控制其飛行。由于具有較大的槳盤(pán)面積和較低的旋翼轉(zhuǎn)速，直升機(jī)具有較高的推進(jìn)效率；由于它的升力是靠主旋翼提供，故可以垂直起降。但由于其操縱面強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，其姿態(tài)控制復(fù)雜，響應(yīng)速度低，魯棒性差。并且，直升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，也帶來(lái)了較高的維護(hù)成本。多旋翼無(wú)人機(jī)可看作是一類有三個(gè)或者更多螺旋槳軸的直升機(jī)，同時(shí)具有垂直起降的能力。其多個(gè)螺旋槳軸一般平行且均布在機(jī)身周?chē)�，每個(gè)軸上可安裝一個(gè)螺旋槳或安裝上下共軸的螺旋槳，懸停時(shí)螺旋槳的合成拉力與重力平衡。根據(jù)軸的數(shù)量及螺旋槳數(shù)量的不同，可分為三軸六旋翼、四軸四旋翼、四軸八旋翼、六軸六旋翼、八軸八旋翼等。其中最常見(jiàn)的是四軸四旋翼無(wú)人機(jī)。多旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)控制其每個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]一種無(wú)人機(jī)螺旋槳的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王培基.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
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[6]小型油動(dòng)力涵道飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)建模和優(yōu)化[D]. 馮瑋瑋.北京理工大學(xué) 2015
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本文編號(hào)：3118854