飞行器设计与工程项目设计方案
飞行器设计与工程

飞行器设计与工程
飞行器设计与工程是一门涉及到航空技术和工程学的学科,主要研究飞行器的设计、制造和运行等方面。
飞行器是一种用于在大气中飞行的载人或无人机械装置。
它涵盖了飞机、直升机、无人机和航天器等多种形式。
飞行器设计与工程的关键是平衡和结合各种因素来实现飞行器的安全、稳定和高效运行。
这些因素包括流体力学、材料科学、动力学、控制系统、电子技术等。
首先,飞行器的设计需要考虑流体力学的原理和特性。
流体力学研究了气体和液体在不同速度下的运动规律。
设计师需要通过对流场的分析和建模来确定飞行器的外形和气动特性,以减小阻力和提高升力。
其次,材料科学在飞行器设计中发挥着重要作用。
由于飞行器需要在极端环境下进行飞行,如高温、低温、高速飞行等,所以材料的选择和使用必须经过严格的考虑和测试。
航空材料的研究和开发可以提高飞行器的性能和可靠性。
另外,飞行器的动力学是设计师需要了解的重要方面。
动力学研究了物体在力的作用下的运动规律。
对于飞行器来说,动力学研究包括发动机的设计和优化、飞行器的稳定性和操纵性等方面。
动力学的研究可以提高飞行器的操控性能和稳定性。
此外,控制系统和电子技术在飞行器设计和工程中也是非常重要的。
控制系统负责控制飞行器的姿态和飞行路径,电子技术
则提供了实现控制系统的硬件和软件支持。
这些技术的发展可以使飞行器具备更高的自主能力和安全性。
总的来说,飞行器设计与工程是一门综合性很强的学科,需要涉及到多个领域的知识和技术。
它的研究和应用对于人类的航空事业和科学研究具有重要的意义,有助于推动飞行器的发展和改进。
飞行器设计和制造流程

飞行器设计和制造流程飞行器作为一种人类创造的高科技产品,不仅具备了出色的飞行性能,也融合了各种复杂的工程技术。
在设计和制造过程中,需要经历一系列严密的步骤和程序。
以下是一个典型的飞行器设计和制造流程。
1. 概念确定阶段在概念确定阶段,设计师需要明确飞行器的类型、用途和性能要求。
他们会与客户或利益相关者进行会议和磋商,了解他们的需求和期望。
此阶段的重点是确定飞行器的基本设计概念,并制定初步的设计目标。
2. 前期设计阶段在前期设计阶段,设计师会进行详细的研究和分析,以确定飞行器的结构、外形和主要部件。
他们可能会使用计算机辅助设计(CAD)软件来创建三维模型,并进行性能仿真和实验验证。
这有助于优化设计,并遵循先进的工程原则。
3. 详细设计阶段在详细设计阶段,设计师会进一步完善飞行器的结构和细节。
他们会制定详细的设计图纸和规范,包括材料选择、部件尺寸、加工工艺等。
此外,设计师还会进行各种强度计算和模型测试,以确保飞行器的安全性和可靠性。
4. 零部件制造零部件制造是飞行器制造流程的关键环节之一。
根据详细设计图纸,制造商会使用各种工艺方法,如数控机床加工、注塑成型、3D打印等,来加工制造飞行器的各个零部件。
这些零部件包括机翼、机身、发动机、起落架等,需要高度的精确度和质量控制。
5. 组件组装在零部件制造完成后,飞行器的组装过程开始。
这需要高度的技术和专业知识,以及精密的操作。
制造商会根据设计图纸,将各个零部件按照正确的顺序和方法进行组装。
这包括焊接、螺栓连接、胶合等工艺。
组装完成后,还需要进行质量检查和测试,以确保组件的完整性和功能性。
6. 装配和调试装配和调试阶段涉及到飞行器的系统集成和功能性测试。
制造商会安装电气、液压、控制等系统,并进行相应的连线和调试工作。
此外,还会进行地面试飞和模拟飞行测试,以验证飞行器的性能和安全性。
这个过程通常需要多次调整和优化,确保飞行器达到设计要求。
7. 测试和认证在飞行器制造完成后,需要进行一系列的测试和认证程序。
飞行器设计与工程专业课程设计—弹翼设计PPT课件

CL max 0.8, 1.225kg / m3
v 238m / s, nyn 41.2, g 9.8m / s2
计算得
P0 590 kg / m2
6
1.3翼载P0的选择:
2、工艺水平限制; 由于工艺水平的限制,一般有
P0 600 ~ 650 kg / m2
7
翼肋间距为250mm,因此除根肋外一共四个 肋,分别编号1、2、3、4号肋。
在辅助梁与翼梁之间沿等百分线放置两根桁条。
25
3.2结构元件布置
弹翼结构图
26
3.3传力分析
1、蒙皮受力分析:
气动力
蒙皮
骨架
27
3.3传力分析
2、桁条受力分析
蒙皮、铆钉
桁条
翼肋
28
3.3传力分析
3、翼肋受力分析
蒙皮、桁条
1.5弹翼几何参数确定:
1、展弦比λ 由λ=l^2/S得 λ=2.5*2.5/1.864=3.35
2、根梢比η 一般的机翼当根梢比在2.2—2.5之间时可产生
接近诱导阻力最小的椭圆分布,于是考虑取 η=2.2。 3、后掠角χ
由经验曲线,取前缘后掠角χ0=18°
10
1.5弹翼几何参数确定:
弹翼几何形状:
42
3.5元件尺寸的确定
3、翼梁尺寸确定 取工字型梁,选用LY12铝合金,所要确
定的就是凸缘面积和腹板厚度。将梁分成 四段考虑,分别求出四段的临界凸缘面积 和腹板厚度,然后取合理值。
43
3.5元件尺寸的确定
凸缘面积: 弯曲正应力的强度条件
M b
H S
取η=1.5,σb=432MPa,得各段所需的凸缘 面积为
飞行器动力工程《专业综合设计与制作》课程实践报告

《专业综合设计与制作》课程实践报告专业:飞行器动力工程指导老师:小组成员:日期:年月日目录一、小组团队成员具体工作 (3)二、专业设计与制作的对象描述 (4)三、专业基础理论及专业设计原理 (5)四、专业设计方案及方案分析 (15)1. ............................................................................................................................................. 设计方案. (17)1) .................................................................................................................................... 喷嘴壳体 (18)2) .................................................................................................................................... 旋流器 (18)3) .................................................................................................................................... 旋流室 (18)4) .................................................................................................................................... 喷口 (18)2. ............................................................................................................................................. 方案分析. (19)(1) 喷雾锥角a P (19)(2) 喷雾射程L (19)(3) 雾化粒度 (20)(4) 雾滴尺寸分布 (21)五、方案实施 (22)六、产品说明 (23)参考文献 (26)、小组团队成员具体工作Number!提出总体改进思路方向、分配组员任务、资料汇总、提出设计方案、进行方案分析、方案的实施。
飞行器设计与工程课程项目

飞行器设计与工程课程项目
飞行器设计与工程课程项目可以包括以下内容:
1. 飞行器设计理论:学习飞行器设计的基本原理和理论知识,包括气动力学、结构力学、飞行力学等。
2. 飞行器设计软件:学习使用飞行器设计软件,如CATIA、SolidWorks等,进行飞行器的三维建模和设计。
3. 飞行器结构设计:学习飞行器的结构设计,包括机身设计、机翼设计、尾翼设计等,要考虑飞行器的重量、强度和稳定性等因素。
4. 飞行器动力系统设计:学习飞行器的动力系统设计,包括发动机选择和安装、燃料系统设计、推进系统设计等。
5. 飞行器控制系统设计:学习飞行器的控制系统设计,包括飞行器的自动驾驶系统、飞行控制系统、姿态控制系统等。
6. 飞行器系统集成与测试:学习飞行器系统的集成和测试技术,包括对飞行器各个系统进行整合、调试和测试,确保飞行器的性能和安全性。
7. 飞行器性能评估与优化:学习对飞行器的性能进行评估和优化,包括飞行性能、燃料效率、载荷能力等方面的评估和改进。
8. 飞行器项目实践:进行飞行器项目实践,学生可以根据自己的兴
趣和能力选择不同类型的飞行器进行设计和制作,如固定翼飞机、直升机、多旋翼飞行器等。
通过这个课程项目,学生可以深入了解飞行器设计与工程领域的知识和技术,培养飞行器设计和工程实践的能力,为未来从事相关工作或进行进一步研究打下坚实基础。
飞行器设计与工程课程项目

飞行器设计与工程课程项目作为一名热爱航空事业的学生,我参加了飞行器设计与工程课程项目。
这个项目的目标是培养学生在飞行器设计和工程方面的能力和技术。
通过这个项目,我们将学习飞行器的构造、工作原理以及设计过程中需要考虑的各种因素。
在项目的第一阶段,我们首先学习了飞行器的基本原理。
我们了解了飞行器的结构和各个部件的功能。
飞行器通常由机身、机翼、动力系统和控制系统等部分组成。
机身是飞行器的主体,提供了载荷和机组人员的空间。
机翼是产生升力的关键部件,通过改变机翼的形状和角度来控制飞行器的姿态。
动力系统提供了飞行器所需的推力,通常使用发动机或喷气引擎。
控制系统则负责控制飞行器的飞行方向和姿态。
在了解了飞行器的基本原理后,我们开始进行飞行器设计的实践。
我们组成了小组,每个小组负责设计一个飞行器的原型。
我们首先进行了需求分析,明确了飞行器的用途和性能要求。
然后我们进行了初始设计,包括机身的形状和尺寸、机翼的布局和尺寸、动力系统的选择等。
接着我们使用CAD软件进行了三维建模,并进行了飞行器的气动性能分析。
在设计的过程中,我们还需要考虑到飞行器的重量和平衡。
重量分布的合理性对于飞行器的飞行稳定性和操控性都有很大的影响。
我们通过在设计中合理分配部件的位置和重量,来保证飞行器的平衡性。
我们还需要考虑到飞行器的安全性和可靠性。
飞行器是一种高风险的交通工具,因此安全性是设计过程中的重要考虑因素。
我们需要确保飞行器在各种极端条件下都能保持稳定和安全。
同时,我们还需要进行可靠性分析,预测飞行器的寿命和故障率,以确保飞行器的可靠运行。
整个项目的过程中,我们还进行了多次测试和验证。
我们通过模拟飞行和实际飞行的方式来验证我们的设计是否符合要求。
通过测试,我们可以发现设计中的问题并进行改进。
最终,我们成功地完成了飞行器的设计和工程。
通过参加飞行器设计与工程课程项目,我不仅学到了专业知识和技能,还培养了团队合作和解决问题的能力。
这个项目让我深入了解了飞行器的设计和工程过程,并对航空事业充满了热情。
飞行器设计实践总结

飞行器设计实践总结一、引言飞行器设计是航空工程领域的重要组成部分,通过对航空原理和技术的应用,设计出能够在空中飞行的飞行器。
本文将对我参与的飞行器设计实践进行总结,包括设计背景、设计目标、设计过程和结果等方面。
二、设计背景飞行器的设计离不开现代航空工业的需求和技术发展。
随着人们对空中交通的需求增加,飞行器的设计越来越重要。
同时,航空技术的不断进步也为飞行器设计提供了更多的可能性。
作为一名航空工程专业的学生,我有幸参与了一次飞行器设计实践,目的是通过实践提升自己的设计能力和解决问题的能力。
三、设计目标在飞行器设计实践中,我们的主要目标是设计一种具有较好稳定性和飞行性能的飞行器。
具体来说,我们希望设计出一种能够在不同气候条件下飞行的飞行器,具有较低的能耗和噪音,并能够适应不同任务需求的灵活性。
四、设计过程1. 起步阶段:确定设计方案和技术要求,进行市场调研和竞品分析,明确设计的目标和定位。
2. 初步设计:根据技术要求和市场需求,进行初步的飞行器结构设计、气动特性计算和动力系统选择等工作。
3. 详细设计:在初步设计的基础上,进行更加详细的设计工作,包括材料选型、零部件设计和系统集成等方面。
4. 工艺制造:根据详细设计图纸,进行部件的加工和装配工作,确保飞行器的质量和性能。
5. 试验验证:进行地面试验和飞行试验,对飞行器的性能和安全性进行验证和调整。
6. 迭代改进:通过试验结果分析和用户反馈,不断改进飞行器的设计,提高其性能和可靠性。
五、设计结果通过以上的设计过程,我们成功地设计出了一种具有较好性能的飞行器。
该飞行器在飞行性能、稳定性和经济性方面都表现出色,满足了设计目标和技术要求。
同时,在实践过程中,我们也意识到了一些设计上的不足和改进点,这为进一步的研究和开发提供了方向。
六、反思和启示通过本次飞行器设计实践,我深刻认识到了设计过程中的重要性和挑战。
在设计过程中,我们需要考虑众多因素,如气动力学、结构强度、动力系统和系统集成等。
专业详解-飞行器设计与工程(工学学士)

飞行器设计与工程(工学学士)一、毕业生应具备的知识和能力(1)具有扎实的数学、物理、化学等自然科学知识;(2)掌握流体力学、固体力学、机械设计、工程材料和电工电子方面的基本理论和基础知识;(3)具有系统的飞行器设计所需的空气动力学、强度分析、结构设计及相关的专业知识;(4)掌握科学研究的基本理论、基本方法、并具有较强的创新意识和工程实践能力;(5)了解飞行器设计和相关领域的理论前沿、应用前景和发展动态;(6)掌握文献检索和资料查询的基本方法,能够独立获取相关的知识;(7)熟练掌握一门外语,并有较强的计算机应用能力。
二、专业课程设置1、专业基础课高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学理物、大学物理实验、普通化学、画法几何、工程制图、理论力学、材料力学、工程材料、电工电子技术、机械原理、机械设计、控制工程基础、飞机结构力学、空气动力学基础、飞机CAD基础、计算流体力学、飞机结构设计的有限元法、实验空气动力学。
2、专业课飞行器空气动力学、飞行力学、飞机总体设计、飞机结构设计与分析。
3、专业选修课文献检索、专业外语、断裂力学、优化设计、工业空气动力学、计算机图形学、现代飞行器制造技术、风洞设计原理、气动特性估算、气动布局设计、现代应用空气动力学、发动机原理、CFD软件技术、飞机CAE软件技术、飞机CAD软件技术、人机工程。
三、专业实践教学内容认识实习、金工实习、工程训练、电工电子实习、软件编程训练、机械原理课程设计、机械设计课程设计、电工电子实验、专业课程设计、专业综合实验、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)。
四、研究生专业飞行器设计、航空宇航推进理论与工程、航空宇航器制造工程、人机与环境工程、机械设计及理论、工程力学、流体力学、固体力学、车辆工程。
五、与高中科目的相关程度语文C、数学A、英语B、物理A、化学C、生物D、计算机A、政治E、历史E、地理D、美术D、音乐E。
六、就业与薪酬1、就业范围国家航空工业管理部门、国防科技管理部门、航空航天设计研究院所、大中专学校、飞机制造公司、飞机维修公司、航空公司、各类机械类企业。
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飞行器设计与工程项目设计方案1.1微型飞行器简介微型无人飞行器是一种新概念飞行器,因为有体积小、重量轻、成本低、携带方便、飞行高度低、适应性强、灵活多变、隐蔽性好,具有起飞降落不需要跑道或者发射装置、回收装置和其他基础设施等众多优点,对未来军事作战产生深远影响。
微型飞行器也称为MAV(Micro Air Vehicle),现在正在研究的MAV 主要有三种,一种是像飞机一样的固定翼模型,第二种是跟昆虫和鸟类一样的扑翼模型,第三种是跟直升机一样的旋翼模型。
微型飞行器跟鸟类和昆虫一样都在低雷诺数下飞行,因此对鸟类和昆虫的研究对微型飞行器大有帮助。
它们可以毫不引人注意的进行空中侦察活动,并将其传回地面。
而近些年来,微纳米科技的和微电子科技的蓬勃发展又给微型飞行器增加了新的应用前景,正因为它有如此众多的优点,使得它能吸引越来越多的研究者目光。
以美国Florida大学的UF,“臭鼬”研制组及通用电气公司的“微型星”,加利福尼亚技术学院与瓦伊伦门特航空公司及洛杉矶大学共同研究的“微型蝙蝠”,荷兰科学家研制的代夫尔微型摄影飞行器等微型飞行器.图1-1 微型飞行器微型飞行器的研制现阶段的关键技术在于低雷诺数条件下飞行器尺寸小且重量轻,要求在能完成任务的前提下,保证有小尺寸和轻重量等特点,而且要协调动力能源系统和通讯控制装配。
对微型飞行器的界定,美国国防部预研计划局有四条指标,第一条它微型飞行器的最大尺寸不超过15厘米,第二条,最大航程10公里以上,第三条,最大飞行速度至少达到每小时40到50公里,第四条,最大续航时间起码达到2小时。
图1-2 微型飞行器效果图微型飞行器的兴起与微型飞行器的应用广泛有非常大的联系,微型飞行器除了用于军事侦查外,还在交通、通讯、宇航、大气研究等众多领域有广泛的应用潜力。
在国防领域具有十分重要而广泛的研究背景,能过比其他飞行器更好地执行的任务。
在军事领域,可用于敌情侦察、目标追踪、部署传感器和中继通信等,装有传感器和摄像头的微型垂直起降飞行器可用于低空和近距离的侦察和监视,甚至可以飞抵并停留在建筑物顶部进行长时间的侦查、探测,因此,它在未来的城市战区和军事行动中能发挥独特的作用现在各个国家和有实力的研究单位以及科学爱好者都在注意力放到了这项集各种尖端技术于一身的微型飞行器研究上来。
综上所述,可以看出微小型垂直起降飞行器的研究无论对国防或民用领域,还是对新概念飞行器这一新兴领域的探索性研究,都具有十分重要的战略意义和应用价值。
1.2柔性微型飞行器柔性微型飞行器是建立在微型无人飞行器基础上的一个新兴的概念,它不同于通过后掠角和上反角来改变机翼扭转变形的主动柔性翼技术(AAW),是一种通过材料本本身的特点来实现机翼变形的一种技术。
柔性材料是在受力时能有较大的形变,而去掉载荷后能恢复到原来的状态。
因此,在保证飞行安全的的前提下,给微型无人飞行器装上柔性材料制成的机翼,使得机翼在受到突风干扰时产生较大的形变,降低附加的升力及控制力矩等,达到提高飞行器抗突风的能力,从而使微型飞行器能更加适应多变的战场环境。
常规的飞行器设计中,机翼的气动设计是按照刚性机翼进行的,即在对机翼的外形等参数进行优化的过程中是不考虑机翼在受到气动载荷时的变形的,反之,也不会考虑外形的变形对气动特性的影响。
而为了避免这种在气动载荷下的变形和给飞行器在各个方面带来的不利影响,通常情况下采用的是加大结构的刚度来防止这种变形,而这将会牺牲飞行器整体的重量,在微型飞行器低雷诺数情况下这种方法尤为不科学。
积极利用机翼的柔性变形,不仅有望能够减轻结构重量,还能达到减小突然来流对飞行器的影响。
如果这种技术研究成熟,必将在未来的微型飞行器将得到更大更广的应用。
图1-3 柔性机翼微型飞行器美国Florida大学已经研究出一系列以柔性翼为基础的微小型飞行器,并成功装在摄像头和全球定位系统。
下图是Florida大学花费7年时间研究出来的柔性翼UF号飞行器。
图1–4 柔性微型飞行器俯视和侧视图近年来随着人们对微型飞行器的研究热度不断高涨,新技术的应用成了人们争相研究的热点。
1.3本文容介绍本文针对的是就微型垂直起降飞行器的自身特点来结合柔性翼的抗风特性,灵活的综合两大特色来提高微型飞行器的适应性和生存能力。
根据垂直起降无人机的设计概念以及要求本文将对任务要求如下所列举的微型飞行器作为主要研究对象:翼展b=250mm小展弦比 A=2左右低雷诺数10e5数量级巡航速度20m/s(72km/h)巡航高度200m续航时间>30min(巡航10min,盘旋20min)对于此围的微小型飞行器柔性机翼的各种研究。
因为现在的材料强度一般能承受飞行器的结构问题,所以在不做任何其它额外的外形设计及结构调整的情况下,基本外形如下图所示:图 1–5 单桨拉进式微型飞行器本为出简单的介绍柔性微型飞行器外,还将深入研究柔性机翼的其他特点特性。
其中包括柔性翼飞行器机翼简化模型下的受力,在各典型突风情况下(正面突风、侧面突风、下突风)对比刚性机翼的变形;柔性翼的各项变形所带来的收益以及引起的性能降低;结合复合材料运用patran计算机翼变形,还有各种形式布局的机翼的优缺点;结合实际的抗风能力以及变形特点来最后择优选择的柔性翼形式;最后联系全机的起降特点,对柔性翼在任务中不同阶段时受力变形进行分类系统化的研究;最后总结全文,提出需要改进的方面,为后续的研究做铺垫。
第二章柔性微型飞行器性能2.1柔性翼微型飞行器受力模型简化柔性翼微型飞行器在飞行中受气动力的作用,会产生自适应的翼面变形,因此不但具有非操作反应适当和失速性能好等众多优点,还能提高低雷诺数条件下的气动效率和飞行稳定性。
下面就柔性翼微型飞行器机翼飞行性能以及结构受力特性进行分析,为柔性翼飞行器的气动特性以及其他相关性能研究做铺垫。
柔性翼的气动计算不仅涉及复杂的气动计算问题,同时还要耦合结构的变形问题,首先要计算微型飞行器机翼上的气动力,得出结果带入特定的结构方程,计算出结构的变形,反过来结构的变形又使得气动力改变,是一个互相影响的非定常过程,即使在定常来流下,结构也是一直在振动的,在突风来流下,情况变得更加复杂,因此研究时必须引入一定的简化。
为研柔性翼载突风时受力变形的本质以及给飞行器本身带来的影响,我们从简化的模型入手。
在空中飞行时,飞行器所受的空气动力主要来源有以下两个部分:(1)飞行器表面的压力;(2)飞行器表面的剪应力(摩擦应力)。
假设飞行器对称的穿越突风,且不考虑摩擦应力,此时的地面固定坐标轴系,以及飞行器机体坐标轴系OXYZ,飞行器在正常飞行时速度分量在地面固定坐标系xoy平面的分量为(图1)。
柔性翼微型飞行器遇到来袭突风,在地面固定坐标系中的分量分别和。
此时,在图中我们可以看到,由于受到突风的影响,柔性翼微型的迎角以及侧滑角相对于突风前发生了变化,假定分别将产生了αw和βw的改变量。
针对此小迎角、低风速、低空下的机翼所产生的升力可以简单的表示为:(1-1)其中:ρ为海平面大气密度;v为气流的速度;为升力系数;S为机翼面积;为升力线斜率;a为迎角。
图2-1 飞行器的坐标系图由上述公式可以看出,微型飞行器在突风情况下,相同时,对升力唯一有影响的就是飞行器此时的迎角a,在突风时,微型飞行器的实际迎角是,即飞行器的突风迎角将影响飞行器在突风时的升力大小,而升力的大小对飞行器最直接的影响就是飞行姿态,越小,姿态的变化将越小。
从而得出结论:在突风一定的情况下,对于其他条件相同的两架微型飞行器,采用柔性机翼能有效减小飞行器的大小,则能产生更小的飞行姿态变化,恢复原有飞行状态的能力变强,即提高飞行器的抗风干扰性强。
2.2柔性翼微型飞行器预想效果首先我们的飞行器具有一般微型飞行器所共有的特点,即重量轻,体积小,易于携带,造价低,隐蔽性好,等。
任务剖面图如下所示:图2-2 坐地起降飞行器任务剖面图其次,我们采用了新的机翼模型,即柔性机翼,柔性翼微型飞行器飞行时遇到突风,在气动力的作用下会发生弹性变形,这种变形会降低飞行器的有效攻角增量。
因此,相比传统的刚性机翼,柔性机翼的这种能力在理论上能很大程度减小大气扰动的影响。
由于微型飞行器本身在空气中的运动是一个极其复杂的动力学系统,加上动力系统、操作系统、控制系统等的活动以及外部气流的变化,使得求解变得十分复杂而无法进行。
因此,我们采用简化的大气模型和简化的微型飞行器模型来模拟实际柔性翼微型飞行器在空气中的飞行情况,进行在突风载荷情况下的计算得到近似结果,来估计由于添加柔性翼所带来的抗风性能。
下面将分别对柔性翼微型飞行器在分别受到XYZ方向的来流风时,即分别命名为下突风和侧面突风以及正面突风三种情况下的扭转以及弯曲变形和纵向和横向稳定性进行细致的分析。
第三章柔性翼微型飞行器的突风特性3.1柔性翼微型飞行器受下突风时的稳定性稳定性又称安定性,它是指飞行器在一定条件下的一种运动属性,通常是指飞行器保持固有状态或反抗外界干扰的能力。
由于本微型飞行器的计算均是在低雷诺数下,翼型在这一围不可避免的会出现分离现象,这些现象对翼型的气动特性分析有很大的影响,本章是为了研究柔性翼微型飞行器柔性机翼减小突风影响的本质特性,所以不考虑分离等现象。
由图1和前一章节介绍可以知道,柔性翼飞行器在受突风时实际迎角是,假设飞行器机翼为对称翼型,则中弦线为一条直线,机翼的质心Cg、气动中心如图2-1所示。
现假设柔性翼的弹性中心Ce在图中所示的位置,它们之间的相互关系如图3-1中所示。
突风柔性翼微型飞行器机翼的迎角由变化到时,作用在机翼表面的升力会增加,增加的升力作用在气动中心上会使飞行器产生低头力矩,从而使机翼产生绕弹性中心的转动变形。
由于这个附加转角的作用,机翼迎角发生变化,自动产生了补偿迎角,从而抵消了的扰动作用,最终降低了突风风对微型飞行器的影响。
图3-1 下面突风下柔性翼的受力及变形因为此时研究的气动力变化围不大,为了对比刚性翼研究,假设后面参与分析的刚性机翼的刚度都非常大,即在受力发生变化时几乎不产生形变,最终的微型飞行器的升力表达式:柔性机翼:(2-1)刚性机翼:(2-2)针对纵向稳定性问题,设质心与空气动力学焦点之间的距离为,弹性中心与空气动力学焦点之间的距离为,G表示弹性机翼的剪切模量,为极惯性矩。
飞行器受突风影响后所产生的俯仰力矩:柔性机翼:(2-3)刚性机翼:(2-4)若以突风情况下最终机翼的迎角变化量来做静稳定性衡量的标准,则有纵向的静稳定性指标函数可以表示为迎角的变化量,机翼相对于重心的力矩公式如下所示:柔性机翼:(2-5)刚性机翼:(2-6)由力矩与角加速度β之间的关系式,其中J为飞行器的转动惯量,则有飞行器的低头角加速度为:柔性机翼:(2-7)刚性机翼:(2-8)由上述各项公式和转角增加量与力矩之间的关系,其中t为力矩作用的时间,可以知道此时(突风作用在飞行器上后)的转角变化量为:柔性机翼:(2-9)刚性机翼:(2-10)对比上述结论可知柔性机翼与刚性机翼之间存在区别,当刚性机翼的形变很小时,这个形变可以忽略。