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题目:飞翼布局无人机概念方案设计研究

关键词:飞翼布局;概念方案设计;一体化设计;净余设计体积;RCS测试模型;缩比飞行验证

  摘要

与常规布局飞机相比,飞翼布局飞机在气动效率、隐身性能和结构重量等方面具有显著优势,在稳定性和操纵控制方面存在明显的不足;同时,在设计方法方面也与常规布局飞机有所区别。目前为止,尚未出现一种具有普适性的飞翼布局飞机概念方案设计方法。我国对于这种布局的设计实践十分欠缺,本论文针对这种情况,对这种布局形式的概念方案设计展开了研究。 针对飞翼布局在设计方面区别于常规布局飞机的特点,提出了一种隐身飞翼布局无人机平面形状的参数化描述方法。这种方法借助于CAD造型工具,在构思的初始阶段就融入了气动、隐身和总体布置综合一体化设计的思想。在这种参数化描述体系下总结了单发方案的可行布局形式,这样设计人员就可以对设计对象在平面几何形状方面有个全面的了解,使得设计过程有的放矢,实现全面快速地靠近目标方案。 针对总体布置所需空间难以量化的问题,将用于常规布局飞机设计中的“净余设计体积”(Net Design Volume, NDV)概念引入到飞翼布局无人机概念方案设计中。结合CAD工具对原有的分析模型进行了修正,使其适合于飞翼布局的NDV分析。在此基础上,对现有4种同类飞机进行了NDV分析,得出了其NDV分布规律。将该分布规律用于这种飞机的概念方案设计,提出了气动、隐身和总体布置综合一体化设计流程。以一种飞翼布局无人机为例对这种方法和流程进行了验证。 将三维激光快速成型技术应用于概念方案RCS(Radar Cross Section)缩比测试模型的制作。这种方法体现了数字化设计和制造的先进理念,实现了复杂模型的快速制造。具体论述了这种方法较之传统工艺的优势,并对这种方法的应用流程和技术要点进行了详细的说明。 结合自由飞试验的模型设计原则,提出了低成本有动力缩比飞行验证机的设计方法。对一种飞翼布局无人机的缩比飞行验证机进行了总体设计、详细设计、系统集成和飞行测试,验证了所得布局形式的优越气动性能,同时也为将来的缩比飞行验证工作乃至型号设计工作积累了宝贵的实践经验。