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基于响应面和遗传算法的尾座式无人机结构参数优化
被引量：
18
1
作者
刘文帅
姚小敏
+3 位作者
李超群
张梦飞
淡煦珈
韩文霆
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期88-95,共8页
设计了一种垂直起降尾座式无人机,利用中心组合试验(Central composite design,CCD)对无人机的翼展长、后掠角、小翼高和小翼厚4个结构参数进行设计,构建了25组样本点。利用ANSYS CFX进行升阻比和阻力数值模拟,通过Design-Expert软件建...
设计了一种垂直起降尾座式无人机,利用中心组合试验(Central composite design,CCD)对无人机的翼展长、后掠角、小翼高和小翼厚4个结构参数进行设计,构建了25组样本点。利用ANSYS CFX进行升阻比和阻力数值模拟,通过Design-Expert软件建立无人机结构参数与升阻比、阻力的响应面模型,其中升阻比随着翼展长和小翼高的增加而增大,后掠角和小翼高对升阻比的影响较小,当攻角为4°～8°时,升阻比随小翼厚的增加而减小,当攻角为10°～12°时,升阻比随小翼厚的增加而增大;阻力随着翼展长和小翼厚的增加而增大,随小翼高的增加而减小,随后掠角的增加先增大后减小。以升阻比最大和阻力最小为优化目标,采用多目标遗传算法进行结构参数优化,得到最优结构参数为:翼展长1 123 mm、后掠角34°、小翼高39 mm、小翼厚3 mm,与原始样机相比升阻比提高了12. 4%,阻力降低了5. 3%。采用风洞试验对响应面模型进行了验证,其中升阻比和阻力的数值模拟相对误差小于8. 0%,响应面模型相对误差小于3%,表明响应面模型具有较高的精度和良好的通用性,可用于垂直起降尾座式无人机的优化设计。
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关键词
尾座式无人机
结构优化
遗传算法
响应面
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职称材料
尾座式无人机续航时间估算模型
被引量：
1
2
作者
刘文帅
姚小敏
+2 位作者
师志强
淡煦珈
韩文霆
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期80-90,共11页
为研究尾座式无人机翼展长、翼根弦长、翼梢弦长、机翼后掠角、小翼翼梢长、小翼展长、小翼高、小翼后掠角、小翼厚度和小翼脚长等10个结构参数对无人机续航时间的影响,利用CATIA和ANSYS建立了尾座式无人机及其外流场的三维实体模型,采...
为研究尾座式无人机翼展长、翼根弦长、翼梢弦长、机翼后掠角、小翼翼梢长、小翼展长、小翼高、小翼后掠角、小翼厚度和小翼脚长等10个结构参数对无人机续航时间的影响,利用CATIA和ANSYS建立了尾座式无人机及其外流场的三维实体模型,采用SST k-ω模型在ANSYS CFX中模拟无人机在130种不同结构参数组合下的气动特性,利用方差分析确定气动系数的特征因子为翼展长、后掠角、小翼厚度和小翼脚长,建立了4个特征因子与气动系数的多元回归模型;结合质量系数方程,最终建立了结构参数与续航时间的关系模型,精度达0. 97。采用风洞试验的方法对数值模拟结果进行验证,测量4架样机在巡航状态下的气动系数,相对误差小于14%,数值模拟方法可靠。采用定高定点盘旋的方法进行样机试飞试验,对续航时间模型进行验证,连续记录不同剩余电量时的飞行时间,结果相对误差小于15%,模型可靠。
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关键词
尾座式无人机
气动特性
垂直起降
续航时间
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职称材料
题名
基于响应面和遗传算法的尾座式无人机结构参数优化
被引量：
18
1
作者
刘文帅
姚小敏
李超群
张梦飞
淡煦珈
韩文霆
机构
西北农林
科技
大学机械与电子工程学院
西北农林
科技
大学旱区农业水土工程教育部重点实验室
南京禾谱航空科技有限公司
西北农林
科技
大学水土保持研究所
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期88-95,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFC0403203)
杨凌示范区产学研用协同创新重大项目(2018CXY-23)
高等学校学科创新引智计划项目(B12007)
文摘
设计了一种垂直起降尾座式无人机,利用中心组合试验(Central composite design,CCD)对无人机的翼展长、后掠角、小翼高和小翼厚4个结构参数进行设计,构建了25组样本点。利用ANSYS CFX进行升阻比和阻力数值模拟,通过Design-Expert软件建立无人机结构参数与升阻比、阻力的响应面模型,其中升阻比随着翼展长和小翼高的增加而增大,后掠角和小翼高对升阻比的影响较小,当攻角为4°～8°时,升阻比随小翼厚的增加而减小,当攻角为10°～12°时,升阻比随小翼厚的增加而增大;阻力随着翼展长和小翼厚的增加而增大,随小翼高的增加而减小,随后掠角的增加先增大后减小。以升阻比最大和阻力最小为优化目标,采用多目标遗传算法进行结构参数优化,得到最优结构参数为:翼展长1 123 mm、后掠角34°、小翼高39 mm、小翼厚3 mm,与原始样机相比升阻比提高了12. 4%,阻力降低了5. 3%。采用风洞试验对响应面模型进行了验证,其中升阻比和阻力的数值模拟相对误差小于8. 0%,响应面模型相对误差小于3%,表明响应面模型具有较高的精度和良好的通用性,可用于垂直起降尾座式无人机的优化设计。
关键词
尾座式无人机
结构优化
遗传算法
响应面
Keywords
tail-sitter UAV
structure optimization
genetic algorithm
response surface
分类号
S24 [农业科学—农业电气化与自动化]
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职称材料
题名
尾座式无人机续航时间估算模型
被引量：
1
2
作者
刘文帅
姚小敏
师志强
淡煦珈
韩文霆
机构
西北农林
科技
大学机械与电子工程学院
农业农村部农业物联网重点实验室
固安县人民政府办公室
南京禾谱航空科技有限公司
西北农林
科技
大学水土保持研究所
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期80-90,共11页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFC0403203)
自治区科技支疆项目(2016E02105)
+1 种基金
西北农林科技大学学科重点建设项目(2017-C03)
陕西省水利科技项目(2017SLKJ-7)
文摘
为研究尾座式无人机翼展长、翼根弦长、翼梢弦长、机翼后掠角、小翼翼梢长、小翼展长、小翼高、小翼后掠角、小翼厚度和小翼脚长等10个结构参数对无人机续航时间的影响,利用CATIA和ANSYS建立了尾座式无人机及其外流场的三维实体模型,采用SST k-ω模型在ANSYS CFX中模拟无人机在130种不同结构参数组合下的气动特性,利用方差分析确定气动系数的特征因子为翼展长、后掠角、小翼厚度和小翼脚长,建立了4个特征因子与气动系数的多元回归模型;结合质量系数方程,最终建立了结构参数与续航时间的关系模型,精度达0. 97。采用风洞试验的方法对数值模拟结果进行验证,测量4架样机在巡航状态下的气动系数,相对误差小于14%,数值模拟方法可靠。采用定高定点盘旋的方法进行样机试飞试验,对续航时间模型进行验证,连续记录不同剩余电量时的飞行时间,结果相对误差小于15%,模型可靠。
关键词
尾座式无人机
气动特性
垂直起降
续航时间
Keywords
tail-sitter UAV
aerodynamic
vertical take-off and landing
endurance time
分类号
V279.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于响应面和遗传算法的尾座式无人机结构参数优化
刘文帅
姚小敏
李超群
张梦飞
淡煦珈
韩文霆
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
18
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
尾座式无人机续航时间估算模型
刘文帅
姚小敏
师志强
淡煦珈
韩文霆
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
1
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职称材料
已选择
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