飞翼布局太阳能无人机低雷诺数反弯翼型设计 被引量：2

1

作者 王科雷 周洲 +1 位作者 郭佳豪 徐德 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期512-523,共12页

基于某手抛式小型飞翼布局太阳能无人机的应用需求,开展俯仰力矩约束下高升力、失速和缓的低雷诺数反弯翼型优化设计研究。结合特定低雷诺数下翼型算例,验证了准定常和非定常数值模拟方法求解低雷诺数转捩流动问题和大迎角失速分离流动... 基于某手抛式小型飞翼布局太阳能无人机的应用需求,开展俯仰力矩约束下高升力、失速和缓的低雷诺数反弯翼型优化设计研究。结合特定低雷诺数下翼型算例,验证了准定常和非定常数值模拟方法求解低雷诺数转捩流动问题和大迎角失速分离流动问题的准确性和可靠性;基于CST参数化方法、MIGA优化算法、Kriging代理模型等搭建了低雷诺数反弯翼型优化设计框架;以NACA 8-H-12反弯翼型作为基准进行优化设计研究,结果表明:优化翼型在大迎角状态下的失速特性及升阻特性得到显著改善,设计结果有利于小型飞翼布局太阳能无人机的手抛式起飞及高升力长航时飞行。 展开更多

关键词 飞翼布局太阳能无人机 反弯翼型 低雷诺数转捩流动 大迎角失速分离流动 优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

菱形翼布局太阳能无人机螺旋桨滑流影响研究 被引量：5

2

作者 赵炜 黄江流 +2 位作者 周洲 张顺家 毕鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1296-1306,共11页

为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼... 为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼表面流场结构与压力分布,分析了不同迎角下螺旋桨转速变化对菱形翼布局前后翼气动干扰的机理。研究表明:随着螺旋桨转速增大,小迎角下增升减阻效果明显,最大升阻比在3 000 r/min时提升了18.4%。在小迎角时,前翼气流受到抽吸作用,升力增加,后翼受螺旋桨旋转气流影响,前缘出现大范围吸力区,压差阻力减小。在大迎角时,前翼影响不变,后翼前缘下表面吸力区范围及强度均减弱,前缘负升力区消失,增升效果改善,压差阻力增加。由于在不同迎角时,升力增量的主要贡献部件不同,导致无人机纵向静稳定裕度随着转速的提升而增大。菱形翼布局太阳能无人机通过合理设置螺旋桨位置与转速,可有效利用螺旋桨滑流提升气动性能。 展开更多

关键词 菱形翼布局 太阳能无人机 螺旋桨滑流 低雷诺数 动量源方法(MSM)

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼类特殊布局无人机气动力设计研究 被引量：13

3

作者 王豪杰 李杰 周洲 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期789-793,共5页

文章针对飞翼布局无人机的气动力设计特点,结合某特殊布局方案开展翼型/机翼气动力设计研究。根据文中提出的无尾飞翼布局无人机气动力设计原则,基于CFD方法完成了相应的气动力设计任务。风洞验证试验表明,气动力设计过程所采用的CFD方... 文章针对飞翼布局无人机的气动力设计特点,结合某特殊布局方案开展翼型/机翼气动力设计研究。根据文中提出的无尾飞翼布局无人机气动力设计原则,基于CFD方法完成了相应的气动力设计任务。风洞验证试验表明,气动力设计过程所采用的CFD方法是可靠的,文中所采取的设计思路合理有效。文中设计经验表明,合理的设计思路与可靠的CFD分析工具是成功实现气动力设计任务的有力保障。 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 CFD 翼型

在线阅读 下载PDF 职称材料

自抗扰实现飞翼布局无人机全包线飞行控制 被引量：9

4

作者 张波 周洲 祝小平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1370-1377,共8页

本文以大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)理论设计了包含内环姿态控制和外环轨迹控制的全包线飞行控制器.在姿态控制中,提出一种抗时滞LADRC控制方法,可以有效... 本文以大展弦比飞翼布局无人机为研究对象,基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)理论设计了包含内环姿态控制和外环轨迹控制的全包线飞行控制器.在姿态控制中,提出一种抗时滞LADRC控制方法,可以有效解决控制延迟和执行机构动态特性引起的LADRC响应振荡;在轨迹控制中,考虑飞翼布局无人机的气动特性,分别设计了高度、航向、侧向偏离等常用飞行模态的跟踪控制器.仿真结果表明,在气动参数存在不确定性及强风干扰的全包线环境中连续飞行时,所设计的控制器具有较好的控制性能和较强的鲁棒特性.与常规全包线控制方案相比,本文设计的全包线飞行控制器待整定参数较少,参数整定过程相对简单,为进一步的工程应用提供了参考. 展开更多

关键词 无人机 飞翼布局 全包线 自抗扰控制 时滞

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局无人机进排气影响及机理分析 被引量：6

5

作者 郁新华 陶于金 +1 位作者 张琳 高丽敏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期786-792,共7页

进气道尾喷管的存在不仅影响着飞机机身前后的流场特性与压力分布,而且影响着飞机升力特性、阻力特性以及力矩特性.为了研究进排气效应对飞机气动特性的影响,采用计算流体力学(CFD)数值模拟技术,建立飞翼布局无人机(UAV)堵锥整流模型和... 进气道尾喷管的存在不仅影响着飞机机身前后的流场特性与压力分布,而且影响着飞机升力特性、阻力特性以及力矩特性.为了研究进排气效应对飞机气动特性的影响,采用计算流体力学(CFD)数值模拟技术,建立飞翼布局无人机(UAV)堵锥整流模型和动力影响模型,其中动力影响模型是根据发动机不同的工作状态,在进气道以及尾喷管截面上设置不同的边界条件,对比分析这两种计算模型在流场特征和气动特性上的差异性,揭示内在的影响机理.进排气效应的研究有助于飞机/发动机的一体化气动综合设计. 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 进气道尾喷管 计算流体力学 气动特性 机理分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

串置翼太阳能无人机气动特性仿真与设计 被引量：9

6

作者 华杰 马震宇 +1 位作者 李德坚 刘晓楠 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期85-89,共5页

国内外试飞成功的太阳能无人机均采用常规机翼布局。设计确定一种太阳能螺旋桨无人机总体参数,机翼采用串置翼。应用FLUENT并基于3D粘性流场计算,验证表明串置翼比单翼具有气动优势。在迎角0°和6°下,对串置翼前后翼水平及垂... 国内外试飞成功的太阳能无人机均采用常规机翼布局。设计确定一种太阳能螺旋桨无人机总体参数,机翼采用串置翼。应用FLUENT并基于3D粘性流场计算,验证表明串置翼比单翼具有气动优势。在迎角0°和6°下,对串置翼前后翼水平及垂直相对位置60种变化组合,模拟计算组合翼型升阻特性。结果表明两翼水平距离为5倍弦长和垂直距离为0.4倍弦长下,串置翼气动性能最佳。进一步确定翼及副翼和舵参数,制作完成缩比模型并试飞。 展开更多

关键词 太阳能无人机 串置翼布局 总体参数 低速气动性能 数值仿真 缩比试飞模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局无人机滑跑纠偏控制 被引量：5

7

作者 王彦雄 周洲 +1 位作者 邵壮 祝小平 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期593-601,共9页

针对滑跑纠偏控制律对良好鲁棒性的要求,以及飞翼布局无人机地面滑跑六自由度模型非线性、多变量的特点,提出了基于自抗扰控制理论的无人机非线性滑跑纠偏控制律;由于采用了前轮转向、阻力方向舵和主轮差动刹车联合纠偏,针对控制执行机... 针对滑跑纠偏控制律对良好鲁棒性的要求,以及飞翼布局无人机地面滑跑六自由度模型非线性、多变量的特点,提出了基于自抗扰控制理论的无人机非线性滑跑纠偏控制律;由于采用了前轮转向、阻力方向舵和主轮差动刹车联合纠偏,针对控制执行机构纠偏效率在滑跑过程中变化较大,以及阻力方向舵和刹车机构兼具减速和纠偏功能的特点,提出采用加权伪逆法对偏航力矩及阻力控制指令进行动态控制分配。结果表明,自抗扰滑跑纠偏控制律能够能有效观测并补偿跑道环境影响造成的强烈干扰及侧风干扰,加权伪逆法能够对偏航力矩和阻力指令进行动态分配,并使各执行机构使用量处于正常范围以内。 展开更多

关键词 角速度 扰动补偿 无人机 飞翼布局 纠偏控制 自抗扰 伪逆法 复合控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局无人机二阶滑模姿态跟踪鲁棒控制 被引量：4

8

作者 谭健 周洲 +1 位作者 祝小平 许晓平 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期185-190,共6页

针对飞翼布局无人机受扰姿态控制问题,提出一种二阶滑模姿态跟踪鲁棒控制方案。基于时标分离特性,将飞翼布局无人机姿态控制系统分为内外回路进行设计。外回路采用自适应二阶终端滑模控制器,利用自适应算法调节切换增益抑制复合干扰对... 针对飞翼布局无人机受扰姿态控制问题,提出一种二阶滑模姿态跟踪鲁棒控制方案。基于时标分离特性,将飞翼布局无人机姿态控制系统分为内外回路进行设计。外回路采用自适应二阶终端滑模控制器,利用自适应算法调节切换增益抑制复合干扰对系统性能的影响,同时二阶终端滑模将不连续的符号函数加在控制量的导数上,通过积分得到连续的滑模控制律,从而有效地消除了常规滑模控制器的抖振。内回路采用基于自适应super twisting滑模观测器的积分滑模控制器,设计自适应super twisting滑模观测器以实现对内回路复合干扰的估计和补偿。最后通过控制分配环节将控制力矩分配到舵面上,仿真结果验证了所提方案的有效性。 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 二阶滑模 自适应 终端滑模 super TWISTING 观测器 控制分配

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于纵向直接力控制的飞翼布局无人机紊流减缓 被引量：4

9

作者 张波 祝小平 +1 位作者 周洲 徐明兴 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期675-681,共7页

飞翼布局无人机在大气紊流中飞行会受到较大的紊流载荷,而受限于自身构型和舵面配置,无法采用传统控制方案进行紊流载荷减缓。分析了飞翼布局无人机的舵面气动特性,提出一种多组舵面配合产生纵向直接控制力的垂直紊流减缓方案,并采用自... 飞翼布局无人机在大气紊流中飞行会受到较大的紊流载荷,而受限于自身构型和舵面配置,无法采用传统控制方案进行紊流载荷减缓。分析了飞翼布局无人机的舵面气动特性,提出一种多组舵面配合产生纵向直接控制力的垂直紊流减缓方案,并采用自抗扰控制技术设计了非线性控制器,在线估计系统误差和紊流扰动,并进行补偿控制。仿真结果表明:飞翼布局无人机采用直接力控制方案,并加入该非线性控制器后,能显著减缓在大气紊流中飞行中的法向过载,同时保证姿态和航迹稳定。 展开更多

关键词 无人机 飞翼布局 直接力控制 紊流减缓 自抗扰控制 非线性控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

利用螺旋桨动力配平的飞翼布局无人机 被引量：5

10

作者 王刚 胡峪 宋笔锋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期181-187,共7页

静稳定的固定翼飞机纵向稳定性与飞行性能对飞机布局的要求往往相矛盾,这个矛盾对飞翼布局飞机的影响尤其显著,这导致飞翼布局的飞行性能一定程度上被降低。针对这个问题,提出了采用螺旋桨动力参与纵向配平的飞翼布局无人机。提出的飞... 静稳定的固定翼飞机纵向稳定性与飞行性能对飞机布局的要求往往相矛盾,这个矛盾对飞翼布局飞机的影响尤其显著,这导致飞翼布局的飞行性能一定程度上被降低。针对这个问题,提出了采用螺旋桨动力参与纵向配平的飞翼布局无人机。提出的飞翼布局无人机使用正弯度翼型改善升阻特性,利用外洗和螺旋桨动力实现无人机纵向配平。利用CMARC面元法和粘性阻力修正进行气动力计算和稳定性分析,在失速范围内,其计算结果与风洞实验结果吻合较好。研究了动力系统螺旋桨和电机的匹配,同时考虑到不同任务段功率需求不同,建立了动力系统效率计算模型并融入到总体设计中。基于遗传算法对有无动力配平的飞翼布局无人机总体参数进行了优化,优化结果表明:采用螺旋桨动力配平可以部分地替代升降副翼进行纵向配平,一方面提升了无人机最大可用升力系数,增大了无人机翼载荷,在保持翼展固定的条件下增大了无人机展弦比,另一方面减小采用正弯度翼型飞翼布局无人机的后掠角和外洗,改善无人机展向升力分布,二者共同作用下提高无人机升阻比,提升了无人机的航时。最后探讨了总体参数对螺旋桨动力配平布局无人机性能的影响,为此类无人机设计提供了一定的指导意义。 展开更多

关键词 动力配平 飞翼布局 电动无人机 总体参数设计 遗传算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局无人机反步L_2增益纵向着陆鲁棒控制 被引量：4

11

作者 谭健 周洲 +1 位作者 祝小平 许晓平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期91-96,共6页

针对存在干扰的飞翼布局无人机纵向着陆控制问题,提出一种基于super twisting滑模干扰观测器与跟踪微分器的反步L_2增益鲁棒控制方案.为解决反步控制虚拟控制量求导复杂的问题,设计了跟踪微分器对虚拟控制量进行求导,同时综合采用super ... 针对存在干扰的飞翼布局无人机纵向着陆控制问题,提出一种基于super twisting滑模干扰观测器与跟踪微分器的反步L_2增益鲁棒控制方案.为解决反步控制虚拟控制量求导复杂的问题,设计了跟踪微分器对虚拟控制量进行求导,同时综合采用super twisting滑模干扰观测器和L_2增益鲁棒项增强了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明,无人机高度、空速都跟踪上控制指令,垂直接地速度在允许的范围内,与传统的PID着陆控制方案相比具有更好的着陆控制性能. 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 纵向着陆 super twisting算法 干扰观测器 跟踪微分器 反步控制 L2增益

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于terminal滑模与控制分配的飞翼布局无人机姿态控制 被引量：3

12

作者 谭健 周洲 +1 位作者 祝小平 徐明兴 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期505-510,共6页

对于风场扰动中的飞翼布局无人机,需要考虑模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,以及解决操纵面冗余、附加力效应显著、多轴操纵耦合、舵效非线性等特殊问题。采用基于扩张状态观测器的terminal滑模和多目标非线性控制分配对姿态... 对于风场扰动中的飞翼布局无人机,需要考虑模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,以及解决操纵面冗余、附加力效应显著、多轴操纵耦合、舵效非线性等特殊问题。采用基于扩张状态观测器的terminal滑模和多目标非线性控制分配对姿态角的跟踪控制问题进行了研究,将扩张状态观测器与基于饱和函数的terminal滑模控制器相结合,在名义滑模控制律的基础上采用扩张状态观测器实现对干扰的估计和补偿,有效提高了系统的鲁棒性和控制精度,并且充分利用冗余操纵面,根据飞行任务需求,实现对多种目标综合权衡的非线性控制分配。 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 风场扰动 扩张状态观测器 TERMINAL滑模控制 多目标非线性控制分配

在线阅读 下载PDF 职称材料

飞翼布局无人机实验平台设计与实现 被引量：5

13

作者 屈晓波 吕永玺 王长青 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第4期102-108,共7页

探索了飞翼布局无人机的设计思路,完成了2种设计方案,利用CFD方法获得了该飞机基本气动数据,建立了方案B的CATIA三维数字样机,实现了实验平台的制作、装配和测试工作,基于该实验平台开展了一系列飞行实验。CFD计算结果和试飞数据验证了... 探索了飞翼布局无人机的设计思路,完成了2种设计方案,利用CFD方法获得了该飞机基本气动数据,建立了方案B的CATIA三维数字样机,实现了实验平台的制作、装配和测试工作,基于该实验平台开展了一系列飞行实验。CFD计算结果和试飞数据验证了设计方法的可行性,体现了实验平台的通用性及良好的工程应用前景。 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 实验平台 数字样机 CFD 飞行试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于角加速度的飞翼无人机的控制律设计

14

作者 赵塞峰 李秀娟 李春涛 《电光与控制》 北大核心 2016年第9期38-43,89,共7页

针对飞翼布局无人机个体差异大、操纵面数量多、纵向操纵力臂短以及航向静不稳定等问题,提出角加速度到操纵面的直接分配策略,以及以角加速度为控制指令的控制律。首先在离散状态下将角加速度直接分配到操纵效率分级后的各操纵面上,最... 针对飞翼布局无人机个体差异大、操纵面数量多、纵向操纵力臂短以及航向静不稳定等问题,提出角加速度到操纵面的直接分配策略,以及以角加速度为控制指令的控制律。首先在离散状态下将角加速度直接分配到操纵效率分级后的各操纵面上,最终以角加速度为控制指令设计纵向鲁棒伺服LQR控制律和横侧向增稳控制律。样例无人机非线性仿真结果表明,角加速度到操纵面的直接分配满足分配精度要求,以角加速度为控制指令的控制律满足飞翼无人机的快速、高精度要求。 展开更多

关键词 无人机 飞翼布局 角加速度 直接分配 鲁棒伺服LQR

在线阅读 下载PDF 职称材料

制空型无人机的关键技术、气动布局及特性 被引量：13

15

作者 车竞 何开锋 钱炜祺 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期13-19,26,共8页

制空型无人机是未来有人/无人战斗机的重要发展方向。本文分析了制空型无人机的技术特征,指出了它的两条发展途径——即有人战斗机的无人化,以及飞翼布局无人机的升级设计。研究了其技战术要求与关键技术,总结了制空型无人机的两大气动... 制空型无人机是未来有人/无人战斗机的重要发展方向。本文分析了制空型无人机的技术特征,指出了它的两条发展途径——即有人战斗机的无人化,以及飞翼布局无人机的升级设计。研究了其技战术要求与关键技术,总结了制空型无人机的两大气动布局,即中小展弦比扁平融合体气动布局和中大展弦比飞翼/无尾布局,在此基础上提出了一种可能的气动布局形式,即小展弦比(鸭式)飞翼布局。最后,对制空型无人机的气动布局设计要求进行了提炼总结,希望能给相关设计人员带来一定的启示。 展开更多

关键词 制空型无人机 无人战斗机 气动布局 飞翼布局 扁平融合体布局

在线阅读 下载PDF 职称材料

无人机蒙皮红外辐射特征研究 被引量：11

16

作者 徐顶国 桑建华 罗明东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期880-884,共5页

以典型飞翼布局无人机为研究对象,采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式,利用离散传递法计算了全机在8～14μm波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中,考虑了发动机固体壁面的发射和反射,飞机蒙皮的发射,燃气内CO2... 以典型飞翼布局无人机为研究对象,采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式,利用离散传递法计算了全机在8～14μm波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中,考虑了发动机固体壁面的发射和反射,飞机蒙皮的发射,燃气内CO2、H2O和CO吸收与发射作用。结果表明:马赫数是影响其8～14μm波段红外辐射特征的重要因素之一;通过冷却、隔热等措施降低后机身发动机热影响区蒙皮的温度或者在机身蒙皮上涂敷低红外发射率材料可以明显降低飞机在8～14μm波段的红外辐射特征,该研究为未来飞行器红外隐身设计提供了参考。 展开更多

关键词 飞翼布局无人机 数值模拟 红外辐射 红外隐身

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CFD的无人机机身压力分布分析 被引量：1

17

作者 崔升波 《农业装备与车辆工程》 2019年第8期69-73,共5页

以某型飞翼式布局无人侦察机为基础,利用SoliDWorks软件绘制无人机的三维实体模型,通过CFD软件对几何模型进行网格划分,最后将划分成功的网格导入FLUENT进行流场的仿真计算,得到通过改变某一参数对本方案无人机气动特性的影响。仿真计... 以某型飞翼式布局无人侦察机为基础,利用SoliDWorks软件绘制无人机的三维实体模型,通过CFD软件对几何模型进行网格划分,最后将划分成功的网格导入FLUENT进行流场的仿真计算,得到通过改变某一参数对本方案无人机气动特性的影响。仿真计算的结果验证了该无人侦察机可行性并对之后的研究分析提供了理论参考。 展开更多

关键词 飞翼式布局 无人机 流场分析 气动特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

封面图片说明

18

作者 张乐 周洲 许晓平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期71-,共1页

封面图片来自本期论文'隐身反设计下飞翼布局气动与隐身综合设计',是西北工业大学航空学院无人机特种技术研究团队研制的大展弦比飞翼布局设计过程及气动与隐身综合特性的示意图.飞翼布局具有显著的高气动效率和高隐身性能,能... 封面图片来自本期论文'隐身反设计下飞翼布局气动与隐身综合设计',是西北工业大学航空学院无人机特种技术研究团队研制的大展弦比飞翼布局设计过程及气动与隐身综合特性的示意图.飞翼布局具有显著的高气动效率和高隐身性能,能够提高突防能力并获取空中优势,逐渐成为各国武器装备发展的重点之一.如图中所示,传统的翼型前缘设计时,为了在前缘流动加速缓和,逆压梯度更小。 展开更多

关键词 飞翼布局 无人机

在线阅读 下载PDF 职称材料