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1、第27卷第3期航空学报Vol.27No.32006年5月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAMay2006文章编号:1000-6893(2006)03-0353-12小型和微型无人机的气动特点和设计朱自强,王晓璐,吴宗成,陈泽民(北京航空航空大学流体力学教育部重点实验室,北京100083)AerodynamicCharacteristicsofSmall/MicroUnmannedAerialVehiclesandTheirShapeDesignZHUZi-qiang,WANGXiao
2、-lu,WUZong-cheng,CHENZe-min(MinistryofEducationKeyLaboratoryofFluidMechanics,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China)摘要:讨论了当前包括固定翼、扑翼和微型旋翼的小型无人驾驶飞行器(SUAV)和微型无人驾驶飞行器(MAV)的进展和未来发展可能涉及的技术问题。讨论了低雷诺数空气动力特性,包括分离气泡和展弦比的影响。介绍了用于拍动翼的非定常空气动力特性和高升
3、力机理。讨论了目前存在的2种设计方法---多学科/多目标优化设计和探索式/进化式的设计方法,以及在设计中柔性翼和主动智能控制的重要性。关键词:小型/微型无人驾驶飞行器;空气动力学;外形设计中图分类号:V211.3文献标识码:AAbstract:Thecurrentdevelopmentofsmall/microunmannedaerialvehiclesrepresentedbytheplatformsoffixedwing,flappingwingandrotorwing,etc,isdiscussed.Therel
4、atedtechniquesfortheirfurtherdevelop-mentarementionedtoo.TheaerodynamiccharacteristicsoflowReynoldsnumber,theinfluenceofseparationbubbleandaspectratioarediscussed.Theunsteadyaerodynamicsandtheunsteadyhigh-liftmechanismsap-pliedinflappingwingsareintroduced.Twoava
5、ilabledesignmethods,multidisciplinary/multiobjectiveoptimi-zationmethodandheuristic/evolutionarymethod,andtheimportanceindesignofflexiblewingandactivein-telligentcontrolarediscussed.Keywords:small/microunmannedaerialvehicle;aerodynamics;shapedesign目前20多个国家正在研制和生
6、产100多种战和支援任务,包括防空火力压制(SEAD)、电子型号的军用和民用无人机(UAV),类似于第一次攻击(EA),甚至还可以执行纵深打击和遮断等任世界大战后有人驾驶飞机的发展情况。考虑到务;具备超长续航能力(18～24h);可垂直起飞UAV技术对未来战争的作用,为了更有效地指(旋翼机)。到2027年UAV可采用可变体结构,导与更经济和更有成效地发展UAV的相关技利用伸展蒙皮、记忆合金来自动优化外形,完成有术,美国国防部为多军兵种和国防预研局制定了人驾驶飞机不允许的机动动作。当前研究的重点UAV的路线图,它提供了国
7、防部今后25年发展包括:高空长航时UAV,UCAV和小型/微型和应用UAV以及无人战斗机(UCAV)的步骤和UAV。文献[1]讨论了前2种UAV的气动特点途径,力图统一、汇总与未来UAV相关的各方面和设计。本文主要讨论小型/微型UAV(SUAV/工作,描述了UAV技术在国防领域的前景和未MAV)的气动特点和设计。来的潜力,这将加速美国UAV技术的发展和保1SUAV和MAV的飞行器平台持它在世界范围内的领先地位。从路线图可看出,美国国防部在UAV的研制、采办和使用方面近年来对SUAV和MAV的设计和研究有了的投资在20世
8、纪90年代已超过30亿美元,从飞速发展,特别随着微机电系统(MEMS)的发展,2000年起又增加了10亿美元,估计在2010年投MAV更具有吸引力。1992年美国国防预研局在资额将超过100亿美元。预计到2012年美国可兰德公司主持召开的一次专题会上首次提出MAV能拥有与F-16尺寸相当的UAV,可执行多种作的概念。1996年美国
