【摘 要】
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倾转旋翼飞行器具有垂直起降和高速前飞的优点,但是国内外的倾转旋翼飞行器采用倾转机翼两端的两个旋翼的方法来实现由悬停模式到固定翼模式的转换,在转换飞行模式时,整个飞
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倾转旋翼飞行器具有垂直起降和高速前飞的优点,但是国内外的倾转旋翼飞行器采用倾转机翼两端的两个旋翼的方法来实现由悬停模式到固定翼模式的转换,在转换飞行模式时,整个飞行器极度不稳定,其控制技术难度高,并且具有极高的风险性。本文结合四旋翼飞行器在垂直起降、小速度前飞状态下优良的稳定性能和固定翼飞机的高速前飞性能,设计了一种新构型倾转四旋翼无人机,采用基于计算流体力学的数值计算方法计算和分析了该无人机气动特性和干扰规律。本文首先设计了一种新构型倾转四旋翼无人机,该飞行器在机身前后和机翼翼尖各安装一副螺旋桨,并采用分步倾转的策略,实现了飞行模式的稳定过渡,有效的减小了倾转旋翼飞行器的技术难度,并建立了新构型倾转四旋翼无人机的三维几何模型。其次针对该飞行器的气动布局特点,建立了一套基于CFD的新构型倾转四旋翼无人机气动特性的数值计算方法,其中螺旋桨的计算采用多参考坐标系的方法,通过对孤立螺旋桨在悬停状态下拉力和功率的试验值和数值计算值的对比分析,验证了该数值计算方法的有效性。然后采用已建立的数值计算方法,对该无人机在垂直飞行、高速前飞和倾转过渡模式下螺旋桨对机身、机翼和尾翼的气动干扰进行了详细的计算与分析。最后得到了不同模式下螺旋桨对机身、机翼和尾翼气动干扰的一般规律,为该倾转四旋翼无人机的设计和应用奠定了一定的理论基础。
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