無(wú)人機(jī)（UAV）擁有的高靈活性、輕巧性和可操控性等眾多優(yōu)點(diǎn)使其在民用和軍用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,也讓無(wú)人機(jī)的研制在世界范圍內(nèi)掀起了熱潮。垂直起降技術(shù)的使用,為無(wú)人機(jī)的發(fā)展錦上添花,零距離起降的優(yōu)秀表現(xiàn)加上固定翼長(zhǎng)航時(shí)穩(wěn)定飛行使垂直起降無(wú)人機(jī)成為當(dāng)下無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)主流。結(jié)合無(wú)人機(jī)在林業(yè)方向的應(yīng)用,考慮到林業(yè)起飛場(chǎng)地環(huán)境差的條件,設(shè)計(jì)一款可以實(shí)現(xiàn)垂直起降功能的小型固定翼無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)可搭載高清相機(jī)、傳感器等設(shè)備滿足日常林用任務(wù)要求。本文以提供足夠有效載荷為出發(fā)點(diǎn),從參數(shù)估算到整體布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析做出詳細(xì)論述,完成無(wú)人機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分析垂直起降無(wú)人機(jī)幾種飛行模式與相應(yīng)控制方案,對(duì)飛控系統(tǒng)提出要求,并完成機(jī)載設(shè)備設(shè)計(jì)。使用ANSYS軟件完成機(jī)翼結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析,驗(yàn)證設(shè)計(jì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的可行性,分析翼梁不同分布位置對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)改進(jìn)后的機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,得到不同階振頻率與振型變化,為整機(jī)分析提供數(shù)據(jù)參數(shù)。論述流體分析設(shè)計(jì)方案,利用MRF模型方法分析滑流影響區(qū)域內(nèi)螺旋槳安裝位置對(duì)無(wú)人機(jī)機(jī)翼影響,從升力系數(shù)、阻力系數(shù)、升阻比、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)等角度分析無(wú)人機(jī)螺旋槳的最佳安放位置。利用Fluent對(duì)設(shè)計(jì)無(wú)人... 

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 林用垂直起降無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)
    1.3 垂直起降無(wú)人機(jī)發(fā)展概況
        1.3.1 國(guó)外垂直起降無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)垂直起降無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)總體設(shè)計(jì)
    2.1 設(shè)計(jì)要求
    2.2 主要參數(shù)估算
        2.2.1 起飛重量估算
        2.2.2 功重比和翼載荷估算
        2.2.3 翼型選擇
    2.3 總體布局
        2.3.1 常規(guī)性布局
        2.3.2 飛翼布局
        2.3.3 鴨式布局
        2.3.4 其他布局
        2.3.5 總體布局確定
    2.4 飛機(jī)詳細(xì)參數(shù)設(shè)計(jì)
        2.4.1 主機(jī)翼外形尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)
        2.4.2 尾翼外形尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)
        2.4.3 機(jī)身參數(shù)設(shè)計(jì)
        2.4.4 起落架參數(shù)設(shè)計(jì)
    2.5 無(wú)人機(jī)材料選擇
        2.5.1 復(fù)合材料介紹
        2.5.2 復(fù)合材料力學(xué)特性
        2.5.3 復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則
        2.5.4 復(fù)合材料確定
    2.6 無(wú)人機(jī)模型建立
    2.7 本章小結(jié)
3 垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 垂直起降無(wú)人機(jī)飛行模式
        3.1.1 垂直起降飛行模式
        3.1.2 固定翼飛行模式
        3.1.3 垂直起飛模式轉(zhuǎn)固定翼模式
        3.1.4 固定翼模式轉(zhuǎn)垂直降落模式
    3.2 飛行控制系統(tǒng)
        3.2.1 飛行控制系統(tǒng)的要求
        3.2.2 飛行控制系統(tǒng)的主要工作原理
    3.3 動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
        3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)選型分析
        3.3.2 螺旋槳選型分析
        3.3.3 電池選型分析
    3.4 控制裝置設(shè)計(jì)
        3.4.1 電調(diào)選型分析
        3.4.2 舵機(jī)選型分析
        3.4.3 自動(dòng)駕駛儀選型分析
        3.4.4 控制器選型分析
    3.5 其他機(jī)載設(shè)備及重量統(tǒng)計(jì)
    3.6 本章小結(jié)
4 垂直起降無(wú)人機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件仿真分析
    4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
    4.2 機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.1 翼梁設(shè)計(jì)
        4.2.2 翼肋設(shè)計(jì)
        4.2.3 蒙皮設(shè)計(jì)
        4.2.4 機(jī)翼結(jié)構(gòu)受力分析
    4.3 機(jī)翼有限元分析
        4.3.1 有限元軟件介紹
        4.3.2 有限元計(jì)算模型化
        4.3.3 有限元模型建立
        4.3.4 接觸類型定義
        4.3.5 網(wǎng)格劃分
        4.3.6 約束與載荷定義
    4.4 機(jī)翼結(jié)構(gòu)有限元求解分析
    4.5 機(jī)翼模態(tài)分析
    4.6 本章小結(jié)
5 垂直起降無(wú)人機(jī)氣動(dòng)特性分析
    5.1 計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)
        5.1.1 流體基本控制方程
        5.1.2 Spalart-Allmaras湍流模型
    5.2 氣動(dòng)分析方案
        5.2.1 計(jì)算方法
        5.2.2 網(wǎng)格劃分工具
        5.2.3 氣動(dòng)分析工具
    5.3 前置螺旋槳在機(jī)翼安放位置的影響分析
        5.3.1 機(jī)翼螺旋槳組合前處理
        5.3.2 相關(guān)邊界條件參數(shù)設(shè)置
        5.3.3 機(jī)翼仿真驗(yàn)證
        5.3.4 機(jī)翼氣動(dòng)特性分析
    5.4 整機(jī)氣動(dòng)特性分析
        5.4.1 模型及網(wǎng)格建立
        5.4.2 邊界條件設(shè)定
        5.4.3 氣動(dòng)分析計(jì)算
    5.5 本章小結(jié)
6 垂直起降無(wú)人機(jī)性能分析
    6.1 無(wú)人機(jī)重心分析
    6.2 飛行性能
        6.2.1 最佳巡航速度
        6.2.2 最大平飛速度
        6.2.3 最小平飛速度
        6.2.4 爬升率與爬升角
        6.2.5 最大懸停時(shí)間
        6.2.6 下滑角與下滑時(shí)間
        6.2.7 續(xù)航及航程
    6.3 穩(wěn)定性分析
        6.3.1 常用無(wú)人機(jī)坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)參數(shù)
        6.3.2 縱向穩(wěn)定性分析
        6.3.3 橫向穩(wěn)定性分析
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3649495