森林防火小型無人機(jī)總體設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、近年來，隨著無人機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)外掀起了研制無人機(jī)的高潮。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，無論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域，都有無可替代的作用。無人機(jī)中低空監(jiān)測系統(tǒng)具有動(dòng)作靈活、使用成本低、維護(hù)操作簡單等優(yōu)勢。無人機(jī)在森林防火方面已經(jīng)得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用。但是目前國內(nèi)針對森林防火無人機(jī)的研發(fā)較為緩慢。所以對森林防火小型無人機(jī)進(jìn)行研究是非常有意義的。
　　飛機(jī)設(shè)計(jì)通常分為兩大階段:總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)包括擬定設(shè)計(jì)要求、概念設(shè)計(jì)和初

2、步設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是詳細(xì)設(shè)計(jì)。本文主要針對森林防火小型無人機(jī)的總體設(shè)計(jì)和仿真方面進(jìn)行研究。運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)，并基于森林防火小型無人機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)、機(jī)體結(jié)構(gòu)、材料分析、動(dòng)力系統(tǒng)等，對森林防火小型無人機(jī)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、三維造型，對森林防火小型無人機(jī)的總體設(shè)計(jì)及氣動(dòng)優(yōu)化進(jìn)行初步研究。
　　對森林防火小型無人機(jī)的飛行姿態(tài)控制、飛控系統(tǒng)、控制結(jié)構(gòu)和控制律進(jìn)行基本分析和設(shè)計(jì)。在分析飛控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理的基礎(chǔ)上構(gòu)建飛控系統(tǒng)電控平臺(tái)及其相關(guān)

3、的控制設(shè)備。
　　對森林防火小型無人機(jī)主要部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對初始設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。通過對比市場上類似結(jié)構(gòu)的無人機(jī)，發(fā)現(xiàn)機(jī)身設(shè)計(jì)存在的問題，并通過對機(jī)身的設(shè)計(jì)、優(yōu)化，改善森林防火小型無人機(jī)的性能。運(yùn)用仿真軟件ANSYS-FLUENT對森林防火小型無人機(jī)機(jī)身進(jìn)行氣動(dòng)外形優(yōu)化仿真，效果明顯。
　　在機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，對機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，分別對機(jī)翼、翼梁、肋板、導(dǎo)緣帽、尾撐桿和翼身連接結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過對森林防火小

4、型無人機(jī)的升力、阻力、升阻系數(shù)和穩(wěn)定值等空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)和分析，繪制反映相關(guān)參數(shù)關(guān)系的曲線圖形。選取適合的翼型，確定尺寸，最后確定無人機(jī)最大升阻比，對無人機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。此外，基于ANSYS Workbench軟件對森林防火小型無人機(jī)進(jìn)行有限元分析，對無人機(jī)整體進(jìn)行模態(tài)仿真并得出結(jié)論。
　　本文對森林防火小型無人機(jī)的總體設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和仿真進(jìn)行初步研究，研究分析其氣動(dòng)特性，并為其它無人機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。