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《新型可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第33卷第3期計(jì)算機(jī)仿真2016年3月文章編號(hào)：1006—9348(2016)03—0061一04新型可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)劉曉琳，韓婷(中國民航大學(xué)航空自動(dòng)化學(xué)院，天津，300300)摘要：在對(duì)四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中針對(duì)可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器飛行過程中出現(xiàn)的垂直起降速度慢和高空巡航距離短，穩(wěn)定性受到擾動(dòng)的問題，提出了傾轉(zhuǎn)旋翼和伸縮翼膜相結(jié)合的飛行器結(jié)構(gòu)。采用具有伸縮性能的主翼膜及其主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)飛行器在垂直起降和高空巡航過程時(shí)，使主翼膜分別處于收縮和伸展?fàn)顟B(tài)，以減小氣流擾動(dòng)和提供部分升力。根據(jù)旋翼
2、、機(jī)身和主翼膜的力學(xué)模型，分析了飛行器在不同飛行過程的受力情況，進(jìn)行了飛行性能Matlab仿真。仿真結(jié)果表明：與傳統(tǒng)四旋翼飛行器相比，具有伸縮翼膜的可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器具備起降迅速、遠(yuǎn)程巡航的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的工程實(shí)踐價(jià)值。關(guān)鍵詞：可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器；伸縮翼膜；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；力學(xué)模型中圖分類號(hào)：V2714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BStructureDesignforNewTypeofTiltRotorAircraftLIUXiao—lin．HANTing(CoNegeofAeronauticalAutomationofCi
3、vilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)ABSTRACT：Inordertosolvetheproblemsoflowspeedforverticaltake-offandlandingandshortcruisingdistanceofthetiltrotoraircraft，akindofstructureisdesigned．Thenewtypeoftiltrotoraircraftadoptsthemaindrivemech-anismthatCan
4、drivewingmembranecontraction．Themainwingmembraneisincontraction／extensiontoreducetheairflowdisturbance／providepartoftheliftwhenthevehicleisintheverticaltakeoff／landingaltitudecruiseprocess．Accordingtothemechanicalmodeloftherotorandthefuselageandthemainwingmemb
5、rane，thestresssituationoftheaircraftisanalyzedsandsimulatedindifferentflightprocesses．Theresultsshowthattheaircrafthasadvantageswithfastlandingandlong-rangecruising．KEYWORDS：Tiltrotoraircraft；Telescopicwingmembrane；Transmissionstructure；Mechanicalmodel1引言可傾轉(zhuǎn)旋翼
6、的四旋翼飛行器是一種可以實(shí)現(xiàn)垂直起降、高空巡航及其過渡過程三種飛行模式的非共軸式四旋翼飛行器¨衛(wèi)J。與傳統(tǒng)的四旋翼飛行器相比，增加了旋翼傾轉(zhuǎn)功能，具有巡航速度快、飛行姿態(tài)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，已引起航空界的廣泛關(guān)注¨’4J。由于可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器需要在垂直起降和高空巡航兩種模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就要求它能夠?yàn)轱w行過程提供更多的能源。為了解決該問題，國內(nèi)外的多家大學(xué)、公司和研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了安裝有固定翼的可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器。該飛行器通過旋翼和機(jī)翼的有效結(jié)合，使其在高空巡航過程時(shí)，一方面依靠升阻比高的機(jī)翼來產(chǎn)生大部分升力，
7、另一方面依靠升阻比低的旋翼來產(chǎn)生維持穩(wěn)定狀態(tài)所需的小部分升力，從而減少飛行器耗能¨J。但是，在垂直基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U133311】)，中央高?；痦?xiàng)目(3122015C013，3122013I)021)收稿日期：2015—05—05修回日期：2015—06—11起降過程時(shí)，由于寬大的固定翼面極易受到氣流擾動(dòng)，所以飛行姿態(tài)穩(wěn)定控制卻難以實(shí)現(xiàn)。鑒于此，本文根據(jù)可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和飛行原理，提出了一種具有伸縮翼膜結(jié)構(gòu)的可傾轉(zhuǎn)旋翼的四旋翼飛行器，并設(shè)計(jì)其獨(dú)特的外形結(jié)構(gòu)和主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?；陲w行動(dòng)
8、力學(xué)原理，采用分塊法對(duì)飛行器進(jìn)行機(jī)理建模，并通過Matlab仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性和高效性。2飛行器飛行原理及外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．1飛行器飛行原理四旋翼飛行器俯視圖如圖1所示，主要由旋翼、機(jī)臂、電機(jī)和飛行控制器等組成，其飛行原理描述如下：1)垂直運(yùn)動(dòng)：保持四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同，使四個(gè)旋翼總升力等于機(jī)體重力。此時(shí)，實(shí)現(xiàn)飛行器垂直運(yùn)動(dòng)的懸停狀態(tài)。四個(gè)電機(jī)同時(shí)增加(
