微型飞行器MAV-250总体设计及其腹部着陆动力仿真

• 作 者: 肖国东
• 出 处: 西北工业大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 微型飞机 总体设计 风洞实验 显式有限元 碰撞 接触 动力仿真

微型飞行器是一种融MEMS技术等多种技术于一体的集成化智能微系统。微型飞行器不是常规飞行器的简单小型化，需要提出和发展许多不同于传统飞行器设计的新概念。作为微型飞行器技术中蕴涵的重要科学问题之一，微型飞行器总体设计研究将为发展微型飞行器设计的新理念奠定科学的基础，而显式有限元动力仿真技术是微型飞行器发展的重要辅助手段。 本文介绍了微型飞行器MAV-250以及其改型机的总体设计制作的全过程。采用的设计方法是传统的飞机经验估算、商业软件以及风洞实验、外场试飞相结合的研究方法。设计制造以及试飞过程如下：1)利用风洞对15种常用微型飞机的布局形式进行吹风实验，由实验结果确定飞机的总体布局方案；2)采用Designfoil软件对翼型的升阻特性进行计算，并选出合适的翼型；3)结合设计任务目标，采用传统的经验公式，计算出飞机的各个几何参数；4)结合风洞实验结果，对微型飞机的气动特性、稳定性进行分析；5)结合风洞实验和外场试飞情况，进行飞行品质评价。最后，成功设计出最大尺寸为250mm，以侦察为任务目标的MAV-250固定翼微型飞行器，并结合柔性翼微型飞行器的柔性翼理论，推出微型飞机MAV-250的改型设计。 考虑到微型飞机在腹部着陆时飞机结构或机载设备损坏问题，本文对飞机腹部着陆碰撞过程进行显式有限元动力仿真。综合大型软件UG、ANSYS和PAM-CRASH软件，建立微型飞机MAV-250几何模型并划分单元；结合仿真结果，对飞机吸能能力进行评估，并提出改进措施。