《飞行力学》
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 共轴双旋翼直升机研究现状
1.2.2 共轴双旋翼操纵机构研究现状
1.2.3 共轴双旋翼空气动力学研究现状
1.3 论文研究内容及章节安排
2 小型共轴双旋翼无人机总体方案的确定
2.1 无人机设计流程及技术指标
2.2 共轴无人机操纵原理和飞行动作分析
2.2.1 共轴无人机的操纵原理
2.2.2 飞行动作分析
2.2.3 无人机操纵流程
2.3 共轴无人机操纵方案的确定
2.3.1 方案一——全差动变距操纵
2.3.2 方案二——半差动变距操纵
2.3.3 方案三——双电机差速操纵
2.3.4 三种操纵方案的对比及选择
2.4 无人机功能模块划分和总体布局
2.4.1 功能模块划分
2.4.2 总体结构布局
2.5 本章小结
3 无人机旋翼系统的设计与分析
3.1 基于叶素-动量理论的旋翼载荷分析
3.1.1 旋翼载荷建模
3.1.2 旋翼模型参数
3.1.3 旋翼载荷分析
3.2 基于CFD的旋翼载荷仿真分析
3.2.1 共轴双旋翼CFD分析步骤
3.2.2 旋翼间距对共轴双旋翼性能影响
3.3 功率需求分析
3.3.1 旋翼所需功率
3.3.2 全机所需功率
3.4 旋翼系统设计与分析
3.4.1 旋翼系统结构设计
3.4.2 旋翼系统强度分析
3.5 本章小结
4 操纵机构运动学分析及尺寸优化
4.1 操纵机构的自由度分析
4.1.1 操纵机构分析
4.1.2 操纵机构自由度分析
4.2 操纵机构运动学分析
4.2.1 操纵机构位置分析
4.2.2 操纵机构速度和加速度分析
4.3 下操纵机构尺寸优化
4.4 下操纵机构的工作空间分析
4.5 本章小结
5 无人机总体结构设计及研究
5.1 动力系统选型设计
5.2 传动系统设计与分析
5.2.1 传动系统布局及传动比分配
5.2.2 传动系统强度分析
5.3 操纵机构结构设计与分析
5.3.1 操纵机构总体结构设计
5.3.2 操纵机构性能分析
5.4 本章小结
6 无人机样机制作及飞行动力学建模
6.1 无人机样机制作与装配
6.2 坐标系及转换
6.2.1 常用坐标轴系
6.2.2 坐标系之间的转换
6.3 共轴双旋翼无人机配平方程的建立
6.3.1 共轴双旋翼入流模型
6.3.2 旋翼气动力模型
6.3.3 机身气动力模型
6.3.4 全机配平模型
6.4 配平计算及分析
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
文章摘要:近年来,共轴双旋翼无人机被广泛应用于军事和民用领域。和常规无人机相比,共轴双旋翼无人机具有负载能力强、悬停效率高、续航时间长和结构紧凑等优点,因而具有广泛的应用前景。但从目前国内外研究成果来看,大部分共轴无人机整体尺寸和重量较大,便携性较差。因此,研究和设计一款小型的共轴双旋翼无人机具有必要性。本文针对小型共轴双旋翼无人机的总体结构和总体布局进行研究,旨在设计出一款便于携带的小型共轴双旋翼无人机。具体研究内容如下:（1）制定了小型共轴双旋翼无人机的设计流程和技术指标;通过对三种操纵方案的对比分析,确定了双电机差速操纵方案;进而,进行了无人机总体方案的设计,将其划分为6个子系统,明确了各子系统的功能要求,并完成了无人机的总体布局设计。（2）建立了旋翼载荷模型,确定了其最大总距和转速;采用CFD（计算流体动力学）方法对不同旋翼间距的载荷进行仿真分析,确定了旋翼最佳间距;并利用积分法确定了旋翼所需功率和全机所需功率;完成了旋翼系统的结构设计和主要零部件的强度校核。（3）进行了操纵机构的功能分析、模块划分和构型设计,建立了其运动学模型,并完成了下操纵机构的尺寸优化和工作空间分析,结果表明了所设计的操纵机构能够满足其工作空间运动要求。（4）完成了无人机各子系统的结构设计,并对其中的重要零件进行了强度校核;基于ADAMS对操纵机构的运动和力学性能进行了仿真分析;完成了无人机虚拟样机模型。（5）完成了小型共轴双旋翼无人机样机的制作,基于样机建立了其飞行动力学方程,并对动力学方程组进行了求解,为后续无人机的飞行控制系统的设计做好了准备。
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