【正文】 在地面固定坐標系中的分量分別 錯誤 !未找到引用源。柔性翼微型飛行器遇到來襲突風 錯誤 !未找到引用源。 ，以及飛行器機體坐標軸系 OXYZ，飛行器在正常飛 行時速度分量在地面固定坐標系 xoy 平面的分量為 錯誤 !未找到引用源。在空中飛行時，飛行器所受的空氣動力主要來源有以下兩個部分：（ 1）飛行器表面的壓力；（ 2）飛行器表面的剪應(yīng)力（摩擦應(yīng)力）。 柔性翼的氣動計算不僅涉及復(fù)雜的氣動計算問題，同時還要耦合結(jié)構(gòu)的變形問題，首先要計算微型飛行器機翼上的氣動力，得出結(jié)果帶入特定的結(jié)構(gòu)方程，計算出結(jié)構(gòu)的變形 ，反過來結(jié)構(gòu)的變形又使得氣動力改變，是一個互相影響的非定常過程，即使在定常來流下，結(jié)構(gòu)也是一直在振動的，在突風來流下，情況變得更加復(fù)雜，因此研究時必須引入一定的簡化。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 第二章 柔性微型飛行器性能 柔性翼微型飛行器受力模型簡化 柔性翼微型飛行器在飛行中受氣動力的作用，會產(chǎn)生自適應(yīng)的翼面變形，因此不但具有非操作反應(yīng)適當和失速性能好等眾多優(yōu)點，還能提高低雷諾數(shù)條件下的氣動效率和飛行穩(wěn)定性。因為現(xiàn)在的材料強度一般能承受飛行器的結(jié)構(gòu)問題，所以在不做任何其它額外的外形設(shè)計及結(jié)構(gòu)調(diào)整的情況下，基本外形如下圖所示： 圖 1– 5 單槳拉進式微型飛行器 本為出簡單的介紹柔性微型飛行器外，還將深入研究柔性機翼的其他特點特性。 本文內(nèi)容介紹 本文針對的是就微型垂直起降飛行器的自身特點來結(jié)合柔性翼的 抗風特性，靈活的綜合兩大特色來提高微型飛行器的適應(yīng)性和生存能力。下圖是 Florida 大學花費 7 年時間研究出來的柔性翼 UF 號飛行器。如果這種技術(shù)研究成熟，必將在未來的微型飛行器將得到更大更廣的應(yīng)用。而為了避免這種在氣動載荷下的變形和給飛行器在各個方面帶來的不利影響，通常情況下采用的是加大結(jié)構(gòu)的剛度來防止這種變形，而這將會犧牲飛行器整體的重量，在微型飛行器低雷諾數(shù)情況下這種方法尤為不科學。因此，在保證飛行安全的的前提下，給微型無人飛行器裝上柔性材料制成的機翼，使得機翼在受到突風干擾時產(chǎn)生較大的形變，降低附加的升力及控制力矩 等，達到提高飛行器抗突風的能力，從而使微型飛行器能更加適應(yīng)多變的戰(zhàn)場環(huán)境。 柔性微型飛行器 柔性微型飛行器是建立在微型無人飛行器基礎(chǔ)上的一個新興的概念，它不同于通過后掠角和上反角來改變機翼扭轉(zhuǎn)變形的主動柔性翼技術(shù)（ AAW），是一種通過材料本本身的特點來實現(xiàn)機翼變形的一種技術(shù)。在軍事領(lǐng)域，可用于敵情偵察、目標追蹤、部署傳感器和中繼通信等，裝有傳感器和攝像頭的微型垂直起降飛行器可用于低空和近距離的偵察和監(jiān)視，甚至可以飛抵并停留在建筑物頂部進行長時間的偵查、探測，因此，它在未來的城市戰(zhàn)區(qū)和軍事行動中能發(fā)揮獨特的作用現(xiàn)在各個國家和有實力的研究單位以及科學愛好者都在注意力放到了這項集各種尖端技術(shù)于一身的微型飛行器研究上來。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 圖 12 微型飛行器效果圖 微型飛行器的興起與微型飛行器的應(yīng)用廣泛有非常大的聯(lián)系，微型飛行器除了用于軍事偵查外，還在交通、通 訊、宇航、大氣研究等眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用潛力。以美國 Florida 大學的 UF，“臭鼬 ”研制組及通用電氣公司的“微型星”，加利福尼亞技術(shù)學院與瓦伊倫門特航空公司及洛杉磯大學共同研究的“微型蝙蝠”，荷蘭科學家研制的代夫爾微型攝影飛行器等微型飛行器 . 圖 11 微型飛行器 微型飛行器的研制現(xiàn)階段的關(guān)鍵技術(shù)在于低雷諾數(shù)條件下飛行器尺寸小且重量輕，要求在能完成任務(wù)的前提下，保證有小尺寸和輕重量等特點，而且要協(xié)調(diào)動力能源系統(tǒng)和通訊控制 裝配。它們可以毫不引人注意的進行空中偵察活動，并將其傳回地面。 微型 飛行器也稱為 MAV（ Micro Air Vehicle），現(xiàn)在正在研究的 MAV主要有三種，一種是像飛機一樣的固定翼模型，第二種是跟昆蟲和鳥類一樣的撲翼模型，第三種是跟直升機一樣的旋翼模型。 關(guān)鍵字 ：微型飛行器，柔性翼，復(fù)合材料，抗風能力 本科畢業(yè)設(shè)計論文 II ABSTRACT Micro air vehicle was a new class of aircraft which developed in the last century, 90 years. Now is also an important aircraft research direction in both Domestic and international aviation. It has many benefits, such as small size, lightweight, portable, low cost. So it has broad application prospects. Flexible wing micro air vehicle is expected to increase MAV’s wind resistance by the deformation of the structure. This paper starts from a simplified model of the flexible wing. The gust stream is divided into three directions, and the root causes of flexible wing antigust are studied. Then the structural layout of the flexible wing is divided into four typical categories, and finite element models of those typical flexible wings were established, and the bending and torsion deformations of these typical flexible wings under a uniform distributing force were calculated subsequently. Comparisons of finite element results show that the longitudinal structural layout is best. In order to eliminate the effect of deformation of posite flexible wing on cruise properties of micro air vehicle, the predeformation is proposed to solve the cruise lift problems. Finally, a finite element analysis was performed to validate the wind resistance of proposed flexible wing micro air vehicle, and its vibration properties and landing safety also were analyzed. Research results show that the flexible wing can increase the aircraft39。最后針對選定柔性翼方案，分析了柔性機翼飛行器的實際抗風能力及其振動特性和起降安全特性。然后將柔性機翼的結(jié)構(gòu)分為典型的四大類，通過建立有限元模型，采用對比的方法研究飛行器四種典型結(jié)構(gòu)的受力與變形。 本文圍繞團隊項目“坐地起降式微型器”的設(shè)計需要，開展柔性機翼微型飛行器的抗風設(shè)計研究。本科畢業(yè)設(shè)計論文 I 摘 要 微小型飛行器是于上世紀 90 年代發(fā)展起來的一種新型的飛行器，也是目前國內(nèi)外航空領(lǐng)域飛行器研究的重要發(fā)展方向。它有體積小、重量輕、攜帶方便、成本低等眾多優(yōu)點，因此它有廣泛的應(yīng)用前景。文章首先從簡化的柔性機翼模型入手，將突風來流分為三個方向，研究了柔性機翼抗突風的根本原因。針對實際方案的需要，文章進一步采用輕質(zhì)復(fù) 合材料，進行了典型構(gòu)型復(fù)合材料柔性翼的對比，并確定最終的設(shè)計方案，并提出利用柔性復(fù)合材料機翼的預(yù)變形來解決巡航升力問題。相關(guān)研究驗證了柔性材料的機翼可以增加微小型飛行器的突風適應(yīng)性，使微小型飛行器能更加適應(yīng)變化的外部條件，減小外部因素對飛行器的限制，提高飛行器的生存能力。s wind resistance, and it makes micro air vehicle aircraft more responsive to changing external conditions, and reduce the constraints of external factors on the aircraft, and more important for the improvement of aircraft survivability. KEY WORDS： MAV， Flexible wing， Composite materials， Wind resistance 本科畢業(yè)設(shè)計論文 III 目 錄 第一章 緒論 ................................................ 5 微型飛行器簡介 ........................................................................................ 5 柔性微型飛行器 ........................................................................................ 6 本文內(nèi)容介紹 ............................................................................................ 7 第二章 柔性微型飛行器性能 .............................. 9 柔性翼微型飛行器受力模型簡化 ............................................................ 9 柔性翼微型飛行器預(yù)想效果 .................................................................. 10 第三章 柔性翼微型飛行器的突風特性 ................. 12 柔性翼微型飛行器受下突風時的穩(wěn)定性 .............................................. 12 柔性翼微型飛行器受側(cè)突風時穩(wěn)定性 .................................................. 15 柔性翼微型飛行器受正面突風時穩(wěn)定性 ............................................. 17 柔性翼微型飛行器抗風能力綜合 .......................................................... 19 第四章 柔性翼微型飛行器的結(jié)構(gòu)選型 ................. 20 柔性翼微型飛行器的種類 ...................................................................... 20 柔性翼四種典型機翼的受力分析 .......................................................... 22 綜合柔性翼受力優(yōu)缺點 .......................................................................... 29 第五章 柔性翼微型飛行器機翼材料 ..................... 30 復(fù)合材料選擇 .......................................................................................... 30 復(fù)合材料對應(yīng)柔性翼受力特點 .............................................................. 32 布局的最終選擇和機翼預(yù)變形 的設(shè)計 .................................................. 37 第六章 柔性翼微型飛行器其它特性 .................