碟形無人機動態(tài)特性分析及結構優(yōu)化設計.pdf

1、近年來，無人機在軍事、民用和科研三大領域得到了廣泛應用，并起著越來越重要的作用：在軍事上，可用于偵察、目標捕獲、電子對抗、火力制導、戰(zhàn)果評估、目標模擬等；在民用上，可用于大地測量、氣象觀測、城市環(huán)境檢測、地球資源勘探和森林防火等；在科研上，可用于大氣研究、氣象觀測、新技術新設備的試驗驗證等。如今，無人機已成為很多個國家和地區(qū)倍受關注的重要技術研究方向。
　　本文以碟形無人機為研究對象，通過對其涵道螺旋槳的空氣動力特性及無人機主要承

2、力結構分析，確定無人機結構存在的問題，并對其結構進行優(yōu)化設計。
　　首先采用計算流體動力學方法，建立涵道螺旋槳的數值計算模型，通過Fluent軟件建立涵道螺旋槳的MRF的多重參考系動態(tài)旋轉模型，對涵道螺旋槳的空氣動力特性進行分析，并確定其空氣動力載荷。
　　通過對碟形無人機的受力分析，并根據涵道螺旋槳的空氣動力載荷以及碟形無人機在不同飛行狀態(tài)的載荷系數，計算支撐臂結構的作用力；對支撐臂結構進行有限元強度計算，分析其結構在強度

3、方面存在的問題；對無人機支撐臂結構進行模態(tài)分析，為分析和優(yōu)化結構動態(tài)性能做準備。
　　根據碟形無人機結構的要求，以結構支撐臂結構密度為設計參數，分別以結構強度和結構固有頻率為約束，以體積最小為目標函數，對支撐臂進行拓撲優(yōu)化，確定具有較好承載能力、可以避開共振激勵頻率的支撐臂結構形式；在此基礎之上以單臂結構外形尺寸及結構截面尺寸為設計參數，結構應力條件為約束，結構體積最小為目標函數進行尺寸及形狀優(yōu)化，最后確定支撐臂優(yōu)化設計參數。