新型混合动力无人飞行器气动特性数值分析

《新型混合动力无人飞行器气动特性数值分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第31卷第6期计算机仿真2014年6月文章编号：1006—9348(2014)06—0087—05新型混合动力无人飞行器气动特性数值分析乐淑玲，王云，刘诗鸾，张高望(南昌航空大学飞行器工程学院，江西南昌330063)摘要：在混合动力无人飞行器性能优化问题的研究中，新型混合动力无人飞行器主要原理是借助旋翼动力与空气静升力提供混合升力，属于非常规组合式结构，其气动特性直接影响着飞行器性能的好坏，而以往在研究非常少。为此采用计算流体力学数值仿真对新型飞行器的气动问题进行建模和仿真研究。在无人飞行器总体方案的基础上，建立动力学数

2、学计算模型，分析整机阻力特性、气囊对旋翼的气动力影响及不同状态下的俯仰力矩特性。通过对计算结果的统计分析，得出气囊对旋翼的气动影响很小；整机阻力随着飞行速度的增大而增大；在不同来流迎角下，整机所能克服的最大来流速度为5m／s。关键词：混合动力；无人飞行器；气动特性；数值分析中图分类号：V417+．6文献标识码：BNumericalSimulationofAerodynamicCharacteristicsofNewHybridUnmannedAerialVehiclesLEShu—ling，WANGYun，LIUShi—

3、luan，ZHAGNGao—wang(SchoolofAircraftEngineering，NanchangHangkongUniversity，NanehangJiangxi330063，China)ABSTRACT：Inthestudyofperformanceoptimizationofhybridunmannedaerialvehicle(UAV)，theUAVbelongstOunconventionalandhybridstructure，withtheprinciplethatthehybridpower

4、isprovidedbyrotorsandbuoyancy．TheaerodynamiccharacteristicsaffecttheUAVperformances，however，therelativeresearchisveryfew．Forthisreason，thenumericalsimulationmethodofcomputationalfluiddynamicswasusedtoresearchthemodelingandsim·ulationontheissuesofaircraftaerodynam

5、ic．OnthebasisofUAVoveralldesign，a3Dmodelwasbuilttoinvestigatetheresistancecharacteristics，thepneumaticeffectoftheairbagonrotors，andthepitchingmomentcharacteristicsindifferentstates．Fromtheanalyzingsimulationresults，itindicatesthatthepneumaticeffectoftheairbagOffr

6、otorsisslight．Thewholeflightresistancegoesupwiththeincreasinginflightspeed，andthemaximumflowvelocitywhichUAVcanovercomeis5m／sindifferentangleofincidence．KEYWORDS：Hybridpower；UAV；Aerodynamiccharacteristics；Numericalsimulation1引言目前，我国在航空物探领域一直致力于吊舱式时间域电磁系统的研究，但此项技术

7、的发展受到直升机和飞行员的限制，至今还没有一种能很好适用于该领域的无人飞行器。在综合考虑了航空物探技术存在的困难和各常用飞行器技术特点的基础上，提出多旋翼技术与气球原理相结合的新型飞行器总体方案，探究具有重载、高效、稳定、安全、方便、低廉等优点的无人飞行器。近年来，四／多旋翼机技术发展迅速，基金项目：国家自然科学基金(51266012)；江西省研究生创新基金(YC2012一S103)收稿13期：2013—09—09修回13期：2013—10—16日趋成熟，与常规的旋翼直升机相比，其结构更为简洁、控制方式简单⋯。但也存在一

8、些缺点：有效载荷小、续航时间短、欠驱动等‘2J。系留气球利用空气浮升力的浮空飞行器，它具有留空时间长、造价低廉、能源消耗极小，系留气球内的氦气可以使气球升至空中，不需要额外的动力，但其机动性能非常差。该新型无人飞行器正是结合上述两种飞行器的优势，提出旋翼动力与空气静升力相结合的复合式动力设计方案。其动力来自四旋翼、气