新型涵道飞行器总体气动方案设计

作     者：赵猛 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪先平;朱清华

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：单人飞行器 涵道飞行器 气动设计 总体设计 飞行性能 旋翼设计 

摘      要：近年来,随着陆路交通压力的激增,单人飞行器成为了国内外军用与民用研究领域的一个热点。本文提出了一款新型电动涵道单人飞行器,相较于其他涵道飞行器,它具有操纵简单、载重量大、长航时且安全性高等优点。本文对新型涵道飞行器进行了气动方案设计和总体方案设计。首先,对飞行器的任务需求进行分析,确定了技术要求,选择了满足该飞行器技术要求的构型,并对其飞行原理进行说明,完成了操纵机构设计。其次,根据叶素理论进行旋翼气动设计,基于非结构滑移网格对设计方法进行耦合与修正,得到了旋翼的气动参数,并将此旋翼与小翼和涵道组合研究悬停状态下小翼和涵道对于涵道旋翼性能的影响,根据以上气动分析结果进行气动方案设计,同时对涵道旋翼在前飞状态下进行气动分析,并与孤立旋翼的气动分析结果进行比较。随后,完成飞行器动力系统选择,确定了飞行器采用氢氧燃料电池+锂电池的混合燃料电池动力方案,并进行电源配置和电机选择,在此基础上进行飞行器机体结构设计、总体布置、重量分析和重心定位,给出了新型涵道飞行器的总体方案及三面图,并对飞行器的操纵功效进行计算。最后,利用CFD分析结果进行新型涵道飞行器垂直飞行性能、水平飞行性能和航程航时计算,给出了悬停升限、速度边界、航程航时、最大垂直上升率等参数,经比较,所设计飞行器满足初始技术要求。