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多旋翼飞行器的气动布局设计与气动特性分析

王军杰  
【摘要】:近些年来,科学技术的进步,特别是飞控技术的发展,带动了多旋翼飞行器技术的发展,促进了当前微小型多旋翼飞行器飞速发展。而现实应用场景中,大载荷多旋翼飞行器由于操作简单、飞行稳定等优点,有一定的使用场景。但由于旋翼高速运动,很容易导致刚性桨叶在与桨叶根部的反复接触中折断,电动多旋翼飞行器由于电机和电调技术原因,导致驱动力不足,在提高载荷方面遇到瓶颈。发动机动力足,但是响应慢,在控制响应方面存在困难,在多旋翼上应用不多。本文以设计大拉力多旋翼飞行器为目标,通过CFD方法研究了不同多旋翼飞行器的气动特性,分析了影响多旋翼飞行器气动特性的主要因素,为提高多旋翼飞行器载荷方面提供的理论基础。本文的主要内容如下:(1)归纳整理常见的多旋翼飞行器气动布局,分析了各自的优缺点,并总结出影响多旋翼飞行器气动布局的主要参数;(2)建立一套基于流体动力学(CFD),适用于多旋翼飞行器气动特性计算的数值分析方法,并进行了试验验证;(3)计算了多种不同气动布局的多旋翼飞行器的气动特性,研究分析了气动布局的主要参数,特别是多旋翼间的气动干扰对多旋翼飞行器气动特性的影响;(4)完成了一架大拉力多旋翼飞行器的气动布局方案设计,具有较强的可实现性;(5)制作了一架大升力多旋翼(16个旋翼)飞行器的原理样机,进行了飞行试验。


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