碟形無人機動態(tài)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、近年來，無人機在軍事、民用和科研三大領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并起著越來越重要的作用：在軍事上，可用于偵察、目標(biāo)捕獲、電子對抗、火力制導(dǎo)、戰(zhàn)果評估、目標(biāo)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(shù)新設(shè)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(guān)注的重要技術(shù)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(jié)構(gòu)分析，確定無人機結(jié)構(gòu)存在的問題，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
　　首先采用計算流體動力學(xué)方法，建立涵道螺旋槳的數(shù)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(zhuǎn)模型，對涵道螺旋槳的空氣動力特性進(jìn)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(jù)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(shù)，計算支撐臂結(jié)構(gòu)的作用力；對支撐臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元強度計算，分析其結(jié)構(gòu)在強度

3、方面存在的問題；對無人機支撐臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，為分析和優(yōu)化結(jié)構(gòu)動態(tài)性能做準(zhǔn)備。
　　根據(jù)碟形無人機結(jié)構(gòu)的要求，以結(jié)構(gòu)支撐臂結(jié)構(gòu)密度為設(shè)計參數(shù)，分別以結(jié)構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)固有頻率為約束，以體積最小為目標(biāo)函數(shù)，對支撐臂進(jìn)行拓?fù)鋬?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(jié)構(gòu)形式；在此基礎(chǔ)之上以單臂結(jié)構(gòu)外形尺寸及結(jié)構(gòu)截面尺寸為設(shè)計參數(shù)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力條件為約束，結(jié)構(gòu)體積最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行尺寸及形狀優(yōu)化，最后確定支撐臂優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。