森林防火小型無人機總體設計與仿真研究.pdf

1、近年來，隨著無人機設計技術的進步，國內(nèi)外掀起了研制無人機的高潮。其應用領域不斷擴大，無論是在軍事領域還是在民用領域，都有無可替代的作用。無人機中低空監(jiān)測系統(tǒng)具有動作靈活、使用成本低、維護操作簡單等優(yōu)勢。無人機在森林防火方面已經(jīng)得到大力發(fā)展和廣泛應用。但是目前國內(nèi)針對森林防火無人機的研發(fā)較為緩慢。所以對森林防火小型無人機進行研究是非常有意義的。
　　飛機設計通常分為兩大階段:總體設計和結構設計?？傮w設計包括擬定設計要求、概念設計和初

2、步設計，結構設計主要是詳細設計。本文主要針對森林防火小型無人機的總體設計和仿真方面進行研究。運用空氣動力學相關知識，并基于森林防火小型無人機的設計參數(shù)、機體結構、材料分析、動力系統(tǒng)等，對森林防火小型無人機進行概念設計、三維造型，對森林防火小型無人機的總體設計及氣動優(yōu)化進行初步研究。
　　對森林防火小型無人機的飛行姿態(tài)控制、飛控系統(tǒng)、控制結構和控制律進行基本分析和設計。在分析飛控系統(tǒng)結構、工作原理的基礎上構建飛控系統(tǒng)電控平臺及其相關

3、的控制設備。
　　對森林防火小型無人機主要部分進行設計，并對初始設計進行優(yōu)化改進。通過對比市場上類似結構的無人機，發(fā)現(xiàn)機身設計存在的問題，并通過對機身的設計、優(yōu)化，改善森林防火小型無人機的性能。運用仿真軟件ANSYS-FLUENT對森林防火小型無人機機身進行氣動外形優(yōu)化仿真，效果明顯。
　　在機翼結構設計要求的基礎上，對機翼結構進行總體方案設計，分別對機翼、翼梁、肋板、導緣帽、尾撐桿和翼身連接結構等進行設計。通過對森林防火小

4、型無人機的升力、阻力、升阻系數(shù)和穩(wěn)定值等空氣動力學相關參數(shù)進行試驗和分析，繪制反映相關參數(shù)關系的曲線圖形。選取適合的翼型，確定尺寸，最后確定無人機最大升阻比，對無人機的穩(wěn)定性進行分析。此外，基于ANSYS Workbench軟件對森林防火小型無人機進行有限元分析，對無人機整體進行模態(tài)仿真并得出結論。
　　本文對森林防火小型無人機的總體設計、設計優(yōu)化和仿真進行初步研究，研究分析其氣動特性，并為其它無人機的結構優(yōu)化設計提供依據(jù)和參考。