倾转旋翼式无人机及应用

《倾转旋翼式无人机及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、倾转旋翼式无人机一.研究背景及发展现状：无人机的起源并不算晚，早在1914年，英国军事航空学会就批准了当时世界上第一个无人机计划，准备用于第一次世界大战。1935年，DH.82B蜂王号的诞生给无人机历史上留下了浓墨重彩的一笔，这种飞机采用导航技术，可以自主返W起飞点，使得无人机可以重复飞行，人人提髙了无人机的实川价值。此后，一些髙精密以及昂贵的设备开始在无人机设计中越来越多的应用，无人机的性能得到大幅度提高。随着航空技术的变革，无人机A主控制程度越米越高，也越米越智能。不仅如此,无人机的结构也不冉局限于早期的固定翼结构

2、，随肴人们对无人机的应川需求円益增多，许多新型无人机应运而生。由于倾转旋翼无人机机既科旋翼又有机翼,在旋翼倾转过程屮气动特性比较复杂，存在着动力学分析、旋翼/机翼耦介动载荷和稳定性等技木难题，因此其研制周期较长、研制赀用高等缺点。此外，由干倾转旋翼机采用双旋翼，其飞机设计结构上存在欠缺，在操纵与控制上存在一定W难。其过渡过程的稳定控制是目前最迫在眉睫的问题。国外：R前美国贝尔直升机公司研制出负鹰系列的倾转旋翼式直升机并成功试飞，投入使用，似在使用期间也并不是一帆风顺，曾出现过熏大事故，欧洲航空工业界也在积极研制倾转旋翼

3、机。1987年初，“尤洛法”（EuroFAK）的倾转旋翼运输机在欧洲委负会资助下进行了可行性方案论证。1999年多家欧洲公司联合研究名为“尤洛泰特”（Eurotilt）的倾转旋翼机制造实验台，设计巡航速度556千米/小吋、航程1481千米和使用升限7620米。与此M时，意大利阿古斯搭公司宣布一款名为“尤利卡”（Erica）的倾转旋翼机。1999年10月欧洲委员会将“尤利卡”与“尤洛泰特”合外成“第二代欧洲髙效倾转旋翼机”。国内：倾转旋翼机在国内的发展起步较晚,而且主要足对于倾转双旋翼机理论技术方面进行研究。其中南京航空

4、航天大学研究成果比较!ni著，主要有飞行力学建模、旋翼/短舱/机翼耦合结构气弹响应、过渡过裎姿态控制等方面的研究;西北工业大学对倾转旋翼机机构多状态响应及效率进行了研究。屮航工业直升机研究所得出了过渡阶段短舱倾转规律。航工业直升机研究所展出了正在研发的一款新概念S升机“蓝鯨”旋翼机，但都处于试验期，没有真正投入使川。二.无人机制造材料：通过各种材料强度，刚度，重量，耐腐蚀性，以及价格的考察。我们发现坡璃钢具奋轻质高强，耐化学腐蚀，抗微生物作用，成型方便，价格较低的优点。故将玻璃钢作为制作无人机机身及螺旋桨的材料。三.短

5、舱旋转传动系统：罔一蓝色构件为1构件绿色构件为2构件黄色构件为3构件灰色构件为机架图二如阁所示为短舱的旋转机构原理阉（初步设计）。阁中1构件为主动件，2构件为短舱的旋转控制构件。当舵机收到控制系统传来的转动信号时，舵机启动输出转矩。1构件绕机架相对转动带动2构件运动，2构件的上下端点以移动副的形式与3构件和机架相连，在2个移动副的作用K使得2构件可以绕水〒位置转动一定的角度，通过调整构件3与机架的滑槽长度吋以实现0度至90度的角度偏转，通过在滑槽内添加的气动没置讨将反馈信号传输给控制系统，使驼机停止工作，同时帮助构件2

6、实现tl锁。从而实现了直升模式到闹定翼模式的转挽。.短舱旋转控制系统：控制简图如不:控制角度坏控制器速率环控制器舵机升降舵俯仰通道传递凼数阁四倾转旋翼无人机具有直升机模式、过渡模式、固定翼模式三种飞行模式。倾转旋翼无人机起飞和降落时，短舱垂直于地而，升力完全由一对旋翼提供;当上升到一定高度，倾转旋翼无人机以直升机模式达到初始转换速度短舱倾转90°到达水平状态。在此过程屮，升力由旋翼拉力在重力方向的分力和机翼的升力提供，旋翼拉力在水平方向的分景提供了机体向前的加速度;当短舱倾转90°吋，倾转旋翼无人机进入固定翼模式•力完

7、伞由机翼升力提供，旋翼当作拉力提供飞机的前飞速度。倾转旋翼机过渡模式包拈直升机阶段和短舱倾转阶段短仓在本没计屮，耑要确定机体的K动惯撒和力臂。测试时，为防止葙座因螺旋桨高速旋转而产生误荡,将电机岡定在一个质fi较人的某座上,保证测跫的精确性。反向安装螺旋奖，使螺旋奖排开空气的速度向上，从而产生向下的推力，因此，不M）的输入电压对应不同的电机转速和向K的推力，驼机足一套带反馈的伺服机，电机通过多级齿轮减速后传给输出轴，输出轴的T面连着一个同步转动的反馈电位器，电路通过检测电位器的阻值和舵机输入信号作比较,就能确定舵机应该

8、停留的位置。因此舵机本身是一个闭环系统,其输入信号为PWM信号的脉冲宽度，输出信号为舵机的转动角度舵机木X}A部集成柯驱动器，其相当于比例环节。在直升机模式下调整俯仰角荻得初始转换速度;当达到初始转换速度之后，进入短舱倾转模式。倾转旋翼机可以通过改变旋翼拉力和气动舵面进行操纵。在直升机阶段时，机体前飞速度较慢，气动舵面产生的力较小