低雷諾數(shù)小型無人飛機(jī)氣動設(shè)計(jì)

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1、第42卷第6期2012年11月航空計(jì)算技術(shù)AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．6NOV．2012低雷諾數(shù)小型無人飛機(jī)氣動設(shè)計(jì)馬獻(xiàn)偉1一，白俊強(qiáng)1(1．西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，陜西西安710072；2．中國人民解放軍91395部隊(duì)，北京102488)摘要：討論了當(dāng)前固定翼小型無人駕駛飛行器(SUAV)的發(fā)展。分析了低雷諾數(shù)的空氣動力特性，包括分離氣泡和展弦比的影響。根據(jù)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，進(jìn)行總體參數(shù)估算，完成了兩種方案的外形設(shè)計(jì)，分別采用了常規(guī)式和飛翼式的布局形式，由此進(jìn)行了不同的低雷諾數(shù)翼型和機(jī)翼配置，并對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了氣動分析。討論了兩種布局形式的優(yōu)

2、缺點(diǎn)。包括起降性能、穩(wěn)定性，完成了總體氣動方案的初步設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：小型無人駕駛飛行器；氣動設(shè)計(jì)；低雷諾數(shù)；層流氣泡分離；展弦比中圖分類號：V21l文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671．654X(2012)06—0017．04SmallUnmannedAerialVehicleAerodynamicDesignofLowReynoldsNumberMAXian—weil一，BAIJun—qian91(1．School礦Aeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’6tn710072，China；2．Unit91395，The尸_以，Bei

3、jing102488，China)Abstract：Thecurrentdevelopmentofsmallunmannedaerialvehicles(SUAV)bytheplatformoffixed—wingisdiscussed．TheaerodynamiccharacteristicsoflowReynoldsnumber，andtheinfluencetolaminarseparationbubbleandaspectratioareanalyzed．Accordingtothedesignperformancetarget，theoverallparametersarees

4、timatedandtheshapedesignoftwodesignsarecompleted．Normalandflyingwinglay—outisrespectivelyapplied．ThenthedifferentairfoilandwingwithlowReynoldsnumberareusedandtheaerodynamicanalysisoftheresultisachieved．Theadvantagesanddisadvantagesoftwolayoutformsarediscussed，includingtake．offandlandingperformanc

5、eandstability，theoverallaerodynamicdesignschemeiscompleted．Keywords：SUAV；aerodynamicdesign；lowreynoldsnumber；laminarseparationbubble；aspectratio引言在近十年來世界范圍內(nèi)的高科技局部戰(zhàn)爭中，無人駕駛飛行器(SUAV)發(fā)揮了很重要的作用，執(zhí)行諸如戰(zhàn)場偵查、炮火定位、通訊中繼、戰(zhàn)損評估、邊防巡邏等任務(wù)，均十分出色。同時在民用領(lǐng)域，如生化及核環(huán)境探測、地球物理探礦、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)情防救等危險和特殊環(huán)境中，遙控和自主控制的無人飛機(jī)也越來越受到人們的青睞。

6、例如，在我國近年來的汶川、玉樹地震中執(zhí)行災(zāi)情航拍，從而為快速判斷災(zāi)情提供第一手資料。由于用途廣泛，許多國家都對其十分重視。目前從事研究和生產(chǎn)無人機(jī)的有中國、美國、俄羅斯、以色列、英國等近50個國家，無人機(jī)的型號已經(jīng)增加到300種以上。一般按外形尺寸可將無人機(jī)分為：普通無人機(jī)(I>300cm)、小型無人機(jī)(100—300cm)、超小型無人機(jī)(15—100cm)及微型無人機(jī)(≤15cm)。小型無人機(jī)由于其尺寸小、重量輕、成本低、功能強(qiáng)，并且飛行高度不高，執(zhí)行偵查任務(wù)拍攝到的地面景物十分清楚，而機(jī)體體積及飛行聲音很小，不易發(fā)現(xiàn)，所以偵察和監(jiān)視的效果很好，故此備受青睞。在小型無人機(jī)領(lǐng)域，目前世界

7、上比較著名的采用常規(guī)式布局的主要有：美國的“指針”、“影子一200”，俄羅斯的“索科兒”、“雅克一61”，以色列的“偵察兵”、“搜索者”，英國的“鳳凰”，芬蘭的“巡邏兵”，印度的“Nishant”，中國的ASN系列無人機(jī)等。著名的飛翼式或者三角翼布局的有：美國的“暗星”，俄羅斯的“T一24B”，以色列的“云雀”、“哈比”，英國的“幻影”、“渡鴉”等無人機(jī)?。收稿日期：2012—07—06修訂日期：2012—07—23基金項(xiàng)目：總裝備