可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)變翼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與航行性能研究.pdf

1、混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)作為傳感器搭載平臺(tái)，在海洋監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。監(jiān)測(cè)任務(wù)的多樣化，對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)的航行性能提出了較高要求。航行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性作為水下滑翔機(jī)重要的航行性能，在不同任務(wù)工況下，性能的重要程度會(huì)發(fā)生變化。例如在長(zhǎng)時(shí)序定?；柽^(guò)程中，航行經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性是關(guān)鍵性能；當(dāng)滑翔機(jī)遇到障礙物，需要做轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)動(dòng)性成為了短時(shí)間內(nèi)關(guān)鍵性能。當(dāng)前混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)，采用的多是固定機(jī)翼，在一個(gè)航行階段，上述三種性能不能兼得，

2、自適應(yīng)能力較弱。為了提高滑翔機(jī)自適應(yīng)能力，本文提出了具有三種變體功能的可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)，通過(guò)改變機(jī)翼展弦比、后掠角和翻轉(zhuǎn)角，提高在不同工況下的航行性能。論文取得了以下研究成果。
　　開(kāi)發(fā)了可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)變翼系統(tǒng)，設(shè)計(jì)獨(dú)立變翼艙段，與PetrelⅡ進(jìn)行有效集成。設(shè)計(jì)變翼機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分體機(jī)翼的驅(qū)動(dòng)控制。將平面五桿機(jī)構(gòu)與平面雙平行四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)輸出桿件二自由度的平移運(yùn)動(dòng)。對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行耐壓和密封設(shè)計(jì)，對(duì)變翼系

3、統(tǒng)主要零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。
　　完成了傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析及仿真。利用旋轉(zhuǎn)矢量法，建立傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解方程。通過(guò)仿真，得到了輸出構(gòu)件的工作空間，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與可變機(jī)翼變體之間的定量關(guān)系。機(jī)翼展弦比變化范圍為6~8，后掠角變化范圍為0°~60°，機(jī)翼翻轉(zhuǎn)角變化范圍為0°~30°。通過(guò)求解運(yùn)動(dòng)學(xué)反解方程，推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入特性，在已知輸出特性的情況下，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入進(jìn)行仿真。基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行多體動(dòng)力

4、學(xué)建模。通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真，得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需提供的力矩，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型提供依據(jù)。
　　基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，將可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)看成由六個(gè)體組成的多體系統(tǒng)，構(gòu)建了多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)滑翔機(jī)所受力：重力、浮力、螺旋漿推力、慣性流體動(dòng)力和粘性流體動(dòng)力，以及相應(yīng)力矩進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　分析了航行性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用變步長(zhǎng)的四階Runge-kutta方法對(duì)滑翔機(jī)進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)仿真，并開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)定常滑翔運(yùn)動(dòng)、空