题目：舰载无人机总体设计技术研究

舰载无人机可以有效扩大水面舰艇编队侦察预警的范围，能够为编队提供连续的、多方位的远程探测预警能力。舰载无人机是无人机发展的一个新的领域，是当前各个军事强国关注的一个重点发展方向。目前世界上还没有成功服役的舰载无人机，舰载无人机的总体设计虽然可以借鉴陆基无人机的经验，但其技术也尚未完全成熟。本文针对舰载无人机总体设计展开研究，根据舰载无人机使用环境和特殊任务需求的约束，提出了一种升力机身布局舰载无人机总体布局。在确定总体方案的基础上，利用多学科设计优化技术，对升力机身布局形式的无人机进行了气动/结构一体化设计，在有限展长范围内提高无人机的性能。重点研究了舰载无人机起飞和降落过程中所面临的特殊气动问题，利用CFD方法对非对称地效和动态地效对无人机稳定性的影响进行了研究。

本文的主要研究内容包括：

1. 提出了升力机身布局舰载无人机气动形式，并进行方案总体设计。

根据舰载无人机使用环境的约束条件，并结合舰载无人机的特殊任务需求，进行了多方案筛选，选定升力机身气动布局作为本方案的总体布局形式。重点考虑了滑跃起飞对总体参数的影响，建立了滑跃起飞无人机总体参数选择的方法，在敏感性分析的基础上确定了无人机的总体参数。在此基础上，进行了概念方案总体布置、结构方案初步设计、气动性能CFD计算，并对飞行性能进行了计算，满足性能指标的要求。

2. 对升力机身布局舰载无人机进行气动/结构一体化设计。

针对升力机身布局形式气动与结构高度耦合的特点，对其展开气动/结构一体化设计。考虑机翼弯矩对机身重量的影响，对常规飞机重量估算的方法进行改进，建立了一种适用于升力机身飞机结构重量估算的方法。分别利用计算流体力学方法和改进的结构重量估算方法作为气动和结构子学科的分析方法，采用基于响应面的多目标遗传算法，进行了气动/结构多学科设计优化。

3. 研究了静态地面效应对舰载无人机气动特性的影响，特别是非对称地面效应的影响。

首先研究了常规地面效应对无人机气动特性的影响。镜像效应与吸引效应是地效的两种主要作用形式。通过对比不同高度无人机的气动特性，解释了两种效应的作用规律。在此基础上，针对舰载无人机起飞时面临的非对称地面效应展开研究，重点研究了非对称地效对无人机横、航向稳定性的影响。分别考虑了高度、来流速度和无人机姿态角对气动特性的影响。分析了非对称流场的流动特性，揭示了对横、航向稳定性产生影响的原因。

4. 给出了舰载无人机起飞降落过程中的非定常气动特性，研究了动态地面效应对气动特性的影响。

利用滑移网格和动态层相结合的方法，模拟了起飞和降落过程中舰载无人机与母舰的相对运动，给出了无人机起降过程的非定常气动特性。重点研究了无人机起降过程中的升力、阻力和俯仰力矩等纵向气动特性的变化规律，研究了姿态角对非定常气动特性的影响。通过对流场进行分析，揭示了气动性能变化的原因。综合考虑多种因素，给出了舰载机起飞降落时的安全姿态范围。