Design, Implementation and Testing of Unmanned Aerial Vehicles Landing-Gear System

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1、学校代码10699分类号TB35密级学号201441016题目Design,ImplementationandTestingofUnmannedAerialVehiclesLanding-GearSystem作者MoustafaSamiElsayedEsa学科、专业SolidMechanics指导教师ProfessorXuePu申请学位日期September,2017西北工业大学博士学位论文西北工业大学博士学位论文（学位研究生）题目：Design,ImplementationandTestingUnmannedAerialVehiclesLanding-G

2、earSystem作者：MoustafaSamiElsayedEsa学科专业：SolidMechanics指导教师：ProfessorXuePu2017年9月Design,ImplementationandTestingUnmannedAerialVehiclesLanding-GearSystemByMoustafaSamiElsayedEsaUndertheSupervisionofProfessorXuePuADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulf

3、illmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofSolidMechanicsXi’anP.R.ChinaSeptember,2017摘要摘要无人机起落架是无人机起飞、降落、滑行最重要的部件之一，起落架的性能直接影响到飞机的安全。本论文的总体目标是提高无人机在正常着陆及紧急（异常）着陆情况下起落架的能量吸收性能。为实现这一目标，本研究提出了新的无人机起落架构型设计，以适应主要类型无人机结构的实施和要求。论文的从结构动力学的角度，对以下两类起落架进行了研究：对于油液缓冲器类型：重点研究紧急（异常）着陆情况下压溃管的设

4、计；板簧式：在正常和紧急着陆情况下，起落架结构的缓冲设计。目前关于无人机起落架的许多文献主要专注于改善起落架的设计，忽略了撞击环境对无人机机身结构的影响。在紧急着陆情况下，由于着陆条件的变化，撞击速度通常不确定；但为安全起见，撞击产生影响必须得到控制。因此，研究适用于不同初始冲击速度的缓冲器设计，对于改进传统起落架构件和实现新的增效设计具有重要意义。本研究首先提出了两个新的构型以提高油液缓冲器吸能部件的性能；第一种是双阶梯管。通过结构设计及优化参数，吸能结构的压溃行程明显增加，而且产生的塑性应变显著降低。第二种是具有双反转变形的端盖双筒管，它使得结构产生

5、的响应峰值与平台压力几乎相等。除此之外，与双屈曲情况相比，双翻转情况CFE提高了108%以上。SEA大于单管屈曲变形情况。然后，本研究提出了一种新颖的分段能量吸收设计方案（PEA）。基于PEA的吸能设计可大大提高无人机起落架的耐撞性，实现在低速冲击下降低结构损伤程度；在高冲击载荷下提高系统的能量吸收能力及结构的耐撞性。并且由于分段能量吸收设计方案的应用，可降低无人机结构损伤水平，重新分配和减少整个无人机重量。与传统的板簧相比，基于PEA的吸能设计板簧起落架(PEALS)可降低产生的峰值力，减少响应的波动。PEALS提供了一个探索及时快速，稳定，可靠的响应的

6、设计框架关键词：无人机起落架；反复冲击；板簧；能量吸收；压溃管；多目标优化；渐进式策略I西北工业大学博士学位论文AbstractUAVlandinggearisoneofthemostimportantpartsintheUAV,however,itisthecomponentthatsupportsanaircraftfortakeoff,landing,taxiing,andpark.Itisnoteworthythat,Landing-gear(LG)jobhasadirecteffectonthewholeaircraftsafety.Theove

7、rallaimofthepresentthesisistoimprovetheenergyabsorptionperformanceofUAVLG.atthebothcasesoflanding,frequently(normal)landingcase,andemergency(abnormal)landingcase.AchievingtheobjectiveisbyproposingnovelconfigurationdesignsthatareadaptedtomeettheUAVarchitectureofimplementationandreq

8、uirementsofthemaintypesofUAVLG.Th