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涵道风扇式微型飞行器气动布局设计与气动特性分析

宋文瑞  
【摘要】:涵道风扇式微型飞行器能够垂直起降和悬停,能够适应复杂的城市和山区环境,不仅具有“悬停并凝视”目标的能力,而且还可以抵近目标飞行,对目标提供精确定位。其结构、机动性能良好,具有较强的适应能力,应用范围广阔,因而成为当今微小型飞行器的研究热点之一。本文在参考国内外涵道风扇类飞行器气动布局的基础上,设计出一种涵道双螺旋桨式的微型飞行器,并采用CFD方法对涵道风扇系统和飞行器整机的气动性能进行了计算分析。 首先,对涵道风扇飞行器进行气动布局方面的设计,包括升力系统、涵道机身、控制舵面以及其它部件的设计,为下面的数值计算提供了几何模型。接着,针对涵道风扇飞行器自身的特点,建立了一个包含动量源项的N-S方程的流场数值计算方法,并通过算例进行了验证。然后,采用此数值方法对涵道风扇系统的气动特性进行了研究分析,包括对孤立螺旋桨和涵道螺旋桨的数值计算,并进行了对比分析。最后,对飞行器整机在不同的工作状态下的气动性能进行了数值模拟计算。 本文通过对涵道风扇式微型飞行器的气动布局设计以及气动特性分析,对该类飞行器的气动性能有了初步的了解,得到了一些有意义的结果,为今后该类飞行器的分析研究提供了借鉴。


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