无人机动力系统及弹射装置的研究

论文摘要

无人机是飞行器中的一种,目前已经被各个国家广泛应用。随着社会的发展,无人机在军事、民用和科研三个方面都得到广泛应用。在军事上,可用于目标模拟、电子对抗、侦查监视等,在民用上可用于防火防灾、环境保护、灾害救援等,在刚刚过去的地震救援中,无人机就凭借其优点大显身手。由于无人机发展的重要性,很多国家和地区都在大力开发无人机技术。本课题研究的对象是无人机系统中的动力设备和发射装置。目前,无人机主要有螺旋桨、涵道风扇、涡轮发动机等3种不同的动力设备,涵道风扇由于其耗油量低,推力大等优点越来越被重视,是本文的主要研究对象。涵道风扇的发展起步较晚,技术难度大,本文在研究了一般航空叶片机的工作原理以及结构后,对涵道风扇发动机进行了研究和设计。无人机有不同的发射方式,如地面滑跑起飞,火箭助推,弹射起飞等,其中弹射起飞也应用的最为广泛,为本设计采取的起飞方式。本文在参考了各种弹射起飞无人机的起飞装置后,研究和设计本课题无人机的弹射支架。针对涵道风扇,本文首先从一般航空叶片机的气动原理出发,对涵道风扇的气动原理进行了深入的研究,对涵道风扇进行了气动设计计算、结构设计和电控设计。并在涵道风扇加工组装后,对涵道风扇进行了试车实验,得出涵道风扇的推力转速关系。对于弹射支架,本文在研究了比较成熟的弹射装置后,对本课题中所研究的无人机弹射支架进行了总体设计和详细的结构设计,主要包括弹射小车,弹射基座,缓冲机构,释放及锁紧机构等,并在加工组装后,进行弹射实验,保证无人机的顺利起飞。最后,根据涵道风扇的试车实验,得出涵道风扇在不同转速下不同叶片安装角度下的推力值,找出涵道风扇的最佳状态;并与螺旋桨做比较,得出推力增大效率提高的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 无人机的现状及发展趋势
• 1.2.1 当代各国无人机的发展情况和主要机型
• 1.2.2 无人机发展趋势
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 涵道风扇的气动原理
• 2.1 涵道风扇中气体流动的性质
• 2.1.1 涵道风扇的结构特点
• 2.1.2 涵道风扇中气体流动的性质
• 2.2 涵道风扇中气体控制方程的研究
• 2.3 基元级的研究
• 2.3.1 涵道风扇基元级
• 2.3.2 涵道风扇基元级的加功扩压原理
• 2.3.3 涵道风扇基元级速度三角形的研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 涵道风扇的气动及结构设计
• 3.1 涵道风扇气动设计
• 3.1.1 涵道风扇气动设计流程
• 3.1.2 涵道风扇气动设计计算
• 3.2 无人机整体布局
• 3.3 涵道风扇的结构设计
• 3.3.1 涵道风扇的整体布局
• 3.3.2 涵道风扇各部分的结构
• 3.4 涵道风扇试车实验
• 3.5 本章小结
• 第4章 无人机弹射装置的分析与设计
• 4.1 无人机的起飞方式
• 4.2 无人机弹射装置的分析
• 4.2.1 无人机弹射装置力学模型的建立
• 4.2.2 无人机弹射装置工作过程分析
• 4.3 无人机弹射装置整体布局
• 4.4 无人机弹射装置各部分结构设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 涵道风扇发动机油门控制设计
• 5.1 无人机控制系统
• 5.2 涵道风扇发动机的油门控制
• 5.2.1 舵机控制原理
• 5.2.2 涵道风扇控制原理
• 5.2.3 涵道风扇油门控制设计
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢