馬格納斯效應(yīng)測量分析試驗臺的研制.pdf

1、涵道無人機憑借效率高、噪聲低、安全性好、具備垂直起降能力等特點,成為近年來無人機研究的熱點。傳統(tǒng)的涵道無人機采用空氣舵面作為控制系統(tǒng)舵機單元,具有各舵面相互耦合、線性度差等缺點。為此,在國家自然科學(xué)基金的資助下,本課題組研制了基于馬格納斯效應(yīng)的涵道無人機。
　　本文旨在對馬格納斯效應(yīng)進行分析,為優(yōu)化該無人機的控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考,為此完成了以下的研究內(nèi)容:
　　首先研究了馬格納斯效應(yīng)的原理,使用 Fluent軟件對轉(zhuǎn)筒輪在來

2、流作用下的表面壓力分布做了仿真分析,進行了仿真結(jié)果與理論計算數(shù)值的對比,并分析了導(dǎo)致效率較低的原因。為提高效率,針對馬格納斯力計算公式中的相關(guān)影響因素做了仿真分析,得到相應(yīng)的關(guān)系曲線。提出了提高馬格納斯效應(yīng)效率的假設(shè),并通過仿真進行了驗證。
　　根據(jù)涵道無人機舵機單元的特點,采用雷諾數(shù)相似的原則,研制了一款試驗臺,模擬涵道無人機中轉(zhuǎn)筒輪的工作情況,對產(chǎn)生的馬格納斯力進行測量。該試驗臺由吹風(fēng)裝置、轉(zhuǎn)筒輪裝置、數(shù)據(jù)測量與采集裝置以及上

3、位機系統(tǒng)構(gòu)成。兩個轉(zhuǎn)速相同、旋向相反的轉(zhuǎn)筒輪在氣流作用下,產(chǎn)生大小相等、方向相反的馬格納斯力,在所在平面內(nèi)產(chǎn)生扭矩,通過采集該扭矩值,可以計算出力的大小。
　　最后,利用上述試驗平臺,分別在風(fēng)速不同,轉(zhuǎn)筒輪轉(zhuǎn)速不同的情況下,進行試驗,得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線,并與仿真數(shù)值進行比對,為優(yōu)化涵道無人機的控制系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)參考。隨后利用系繩試驗平臺對涵道無人機進行了系繩試驗,驗證了舵機單元的可行性。
　　試驗現(xiàn)象表明,舵機效果良好,可以