半转翼飞行器俯仰稳定及仿生尾翼设计研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：单位代码：姿徼２处大学颂士学位论文论文题目：半转翼飞行器俯仰稳定及仿生尾翼设计研究学号１４２０１９０１８１：吴杨：作者专业名称：机械工程２０１７年５月１６日独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研宄成果，也不包含为获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我同工作的同志对本研

2、究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。＞签名！＞）／？私曰期：２＾７关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，保密的论文在解密后应遵循此规定。签名［ｐｓ＞导师签名曰期：安徽工业大学硕士学位论文论文题目：半转翼飞行器俯仰稳定及仿生尾翼设计研究PitchingStabilityAnalysisandEm

3、pennageDesignofHalf-RotatingWingAirVehicle作者：吴杨学院：机械工程学院指导教师：王孝义单位：机械工程学院协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2017年3月31日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002摘要摘要半转翼飞行器是一种以转动式拍动替代摆动式拍动的新型仿生类扑翼飞行器。在飞行器的设计研制过程中，飞行稳定性研究是至关重要的一环。本文在课题组前期半转翼研究成果基础上，重点展开半转翼飞行器的俯仰稳定性研究，并提出一种仿生尾翼的初步方案，以期为飞行器的姿态研究提供支持，同时也

4、可对飞行器的后期详细结构设计提供基础理论指导。首先，在对半转机构相关研究分析的基础上，介绍了半转翼的工作原理，建立了半转翼的力学模型并对半转翼进行气动力分析，对双翼式翼片同步转动和不同步转动两种情况以及四翼式对翼同步转动情况下产生的升力分别进行了计算，添加了尾翼的气动力分析的介绍，为半转翼飞行器的俯仰稳定性分析奠定理论基础。其次，基于双翼式半转翼组合的升力计算，对半转翼飞行器的俯仰稳定性展开分析。建立未安装尾翼时飞行器的力学模型，分析无尾翼情况下飞行器的运动趋势并给出定量的分析结论；建立有尾翼时飞行器的力学模型，定性分析有尾翼

5、情况下飞行器的运动趋势并针对受到扰动后飞行器的俯仰稳定性变化给出定量分析结果。借助MATLAB/SIMULINK软件对两种情况的结论进行了验证。再次，通过观察高机动性飞行鸟类——燕子，并以其尾巴为借鉴，提出一种仿生燕式分支尾翼的设计方案，分别从分支尾轴方位的确定和翼面形状的选择两个方面初步确定尾翼的设计要求，并以课题组研制出的试验样机为基础，对尾翼其他参数作了初步选取，对尾翼的后期研制具有重要的指导作用。最后，以固定翼飞机关于姿态控制的相关布局设计的成熟经验为基础，对半转翼飞行器关于姿态控制的主要相关布局进行了初步设计，参考固

6、定翼飞机和扑翼飞行器的尾翼布局研究结论，对半转翼飞行器的尾翼提出一种布局方案。针对固定翼飞机的飞行姿态控制策略，提出一种适用于半转翼飞行器姿态控制的初步策略，为飞行器的后期试飞及试验研究提供借鉴。关键词：半转翼飞行器；俯仰稳定性；尾翼；姿态控制IAbstractAbstractHalf-RotatingWing(HRW)isanewpowerwingwhichhadbeendevelopedbyourworkteamusingrotating-typeflappinginsteadofoscillating-typeflapp

7、ing.Half-RotatingWingAirVehicle(HRWAV),whichissimilarasBionicFlappingWingAirVehicle(BFWAV),isexpectedtomakebreakthroughinlargescaleofBionicAirVehicle(BAV).TheresearchofflyingstabilityofairvehicleisveryimportantduringtheperiodofdesignandmanufactureofBAV.Basedonthisba

8、ckground,thepitchingstabilityofHRWAVwasinvestigatedindetailandanewkindofmethodaboutempennagedesignwasproposedwhichnotonlyprovidesupportfor