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题目:太阳能升浮一体飞行器平台概念方案研究

关键词:飞行器概念设计,太阳能飞行器,升浮一体,气动设计,稳定性

  摘要



太阳能升浮一体飞行器是一种综合了太阳能无人机和平流层飞艇特点的新概念超高空超长航时无人飞行平台,在军事和民用领域均有广泛的应用前景。

本文主要针对太阳能升浮一体飞行器的平台概念方案进行研究。提出了双机身串置翼的飞行器总体气动布局,完成了全机的结构概念方案设计,研究了各分系统的设备布置情况及该飞行器独有的气囊操纵方式。完成了飞行器总体参数设计方法研究,建立了飞行器的能源动力系统和重量分析模型,通过参数敏感性分析,优化确定了飞行器总体设计参数,得到了飞行器总体设计方案。完成了自然层流机身、两段翼型、串置机翼和尾翼等飞行器部件和全机的气动设计和分析,研究了飞行器的流场流动特点,分析了飞行器各部件和全机的主要气动机理。引入附加质量影响,建立了适用于升浮一体飞行器的动力学模型,完成了飞行器飞行静/动稳定性的计算和分析,分析了飞行器纵向和横航向运动模态特性和受扰动后动态响应过程曲线。

结果表明,升浮一体的设计方案可有效减小飞行器尺寸,与太阳能无人机和平流层飞艇相比均具有明显的比较优势。本文设计的升浮一体飞行器气动性能优越,自然层流机身、两段翼型、偏转尾翼安装角等设计方案和措施均可有效提高飞行器气动性能,串置机翼的前后翼虽存在一定的气动干扰,但结构抗扭强度高。飞行器满足静稳定性和动稳定性设计要求。