可變翼混合驅(qū)動水下滑翔機變體機翼系統(tǒng)研究.pdf

1、混合驅(qū)動水下滑翔機是一種新型水下監(jiān)測平臺，它集成了傳統(tǒng)水下滑翔機和無人水下航行器的優(yōu)點，能夠滿足對海洋環(huán)境多樣化觀測的需求。它具有兩種典型工作模式：滑翔模式和AUV(Autonomous Underwater Vehicle)模式。在滑翔模式下，利用浮力驅(qū)動系統(tǒng)和姿態(tài)調(diào)節(jié)單元完成鋸齒狀剖面運動，具有長航程的優(yōu)點；在AUV模式下，螺旋槳開啟，具有快速機動性的優(yōu)點。但是，兩種工作模式運動規(guī)律差異較大，在滑翔模式需要較大升阻比的機翼來提供足夠

2、的升力，以提高滑翔效率；而在AUV模式下原有機翼的存在則會增加阻力，影響轉(zhuǎn)向操縱性。研究可變翼混合驅(qū)動水下滑翔機能夠有效解決上述問題。通過機翼變形，以適應不同工作模式對于機翼的需求，從而使混合驅(qū)動水下滑翔機在不同航行任務、不同工作模式下，航行性能均達到最優(yōu)。
　　本文基于混合驅(qū)動水下滑翔機對變翼功能實際需求，設計了平面二自由度連桿機構(gòu)，可以實現(xiàn)機翼展弦比和后掠角的變化。通過變翼系統(tǒng)驅(qū)動機翼變形，提高混合驅(qū)動水下滑翔機不同工作模式下

3、航行性能。本文主要研究成果為：
　　(1)根據(jù)變翼功能需求，提出了新型平面二自由度連桿機構(gòu)，可以實現(xiàn)輸出桿件平動和轉(zhuǎn)動兩個自由度，即可以改變機翼后掠角和展弦比；設計浸水艙段，將變翼系統(tǒng)與滑翔機進行集成。
　　(2)對變翼機構(gòu)進行運動學和動力學分析。通過運動學正解分析，驗證了變翼機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)所設計的變體功能；通過運動學逆解分析，在給定輸出末端運動規(guī)律的條件下，求取了輸入電機的控制規(guī)律曲線，為變翼過程的控制提供參考；完成了變翼機

4、構(gòu)動力學分析及仿真。
　　(3)基于計算流體力學方法，對混合驅(qū)動水下滑翔機變翼策略進行研究，分析了機翼后掠角和展弦比對滑翔機不同工作模式下航行性能的影響，并為兩種典型工作模式確定了變翼方案；采用經(jīng)驗公式和曲線擬合的方法完成了滑翔機航行性能對變翼機構(gòu)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)角的靈敏度分析，為變翼功能的順利實現(xiàn)提供參考。
　　(4)對變翼機構(gòu)進行加工與裝配，并完成了軟硬件設計，進行了變翼機構(gòu)單元實驗，驗證了其運動學性能和可以實現(xiàn)的變翼功能。為