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电动RC飞翼式航模机体结构设计

项目分类:飞机 发布时间:2021-11-04 ID:367177
  • 电动RC飞翼式航模机体结构设计
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  这款飞翼布局的航模机体,核心面向RC航模爱好者的电动动力飞行场景设计,区别于常规尾翼布局的固定翼航模,整体采用无尾飞翼构型,在结构设计阶段就围绕电动动力系统的安装边界做了适配,所有结构承力点的位置都匹配常见22系列外转子无刷电机、30A量级电调以及2S-3S锂聚合物电池的安装尺寸,机体中部的设备舱预留了足够的走线空间,电池安装位的重心匹配区间覆盖飞翼构型常用的18%-22%平均气动弦长范围,不需要额外增加配重就能满足静稳定度要求。

  从实际使用场景来看,这类小尺寸飞翼航模多用于户外开阔场地的休闲飞行、爱好者之间的航线飞行交流,也可作为飞翼构型飞行特性的验证载体,因为没有水平尾翼和垂直尾翼的额外阻力,整机升阻比相比同尺寸常规布局航模更高,相同电池容量下的续航时间能提升15%左右,同时因为整机外形连续流畅,没有突出的尾翼结构,飞行过程中的雷达反射截面积更小,也可作为小型隐身验证构型的缩比飞行测试平台。

  结构设计上,整机采用一体化翼身融合构型,机翼和中央机身没有明显的分界,翼型选用低速飞翼常用的S型翼型,在保证低速升力系数的同时,通过翼型自身的俯仰力矩特性抵消飞翼布局的固有低头力矩,不需要设置过大的升降舵偏转角度就能维持纵向平衡,舵面设置在机翼后缘的左右两段,同时作为升降舵和副翼使用,通过混控实现俯仰和滚转方向的操纵,舵面的偏转角度范围设置为上下15度,既满足常规飞行的操纵需求,也避免大角度偏转带来的额外阻力和气流分离问题。

  机体的承力结构主要集中在中央翼段,电机安装座采用嵌入式设计,直接和中央翼的主承力梁连接,能够承受电机运转产生的振动和拉力,主起落架(如果配置的话)的安装点也设置在主承力梁的延伸位置,着陆时的冲击载荷可以直接通过承力梁分散到整个翼面结构,不会出现局部结构损坏的问题。机翼外段采用相对较薄的翼型,减轻翼尖结构重量的同时,降低翼尖涡流带来的诱导阻力,翼尖处设置了小尺寸的翼梢小翼结构,能够进一步提升升阻比,同时改善飞翼布局的航向稳定性,减少飞行过程中的荷兰滚趋势。

  安装边界方面,整机的翼展控制在1米以内,属于小型电动航模的范畴,不需要拆解就能放入普通家用轿车的后备箱,方便携带到外场飞行,设备舱的开口设置在机体上表面,通过磁吸方式固定舱盖,更换电池和调整设备位置时不需要借助工具,外场调试效率更高。机体所有的结构转角都做了圆弧过渡处理,既减少飞行过程中的应力集中,也能降低组装过程中划伤手的风险,机翼前缘做了加厚处理,应对轻微擦地着陆时不会出现结构破损。

  在气动设计的细节上,机翼的扭转角设置为外段负扭转2度,能够避免翼尖先失速的问题,在大迎角飞行状态下,失速从机翼根部开始,保证舵面在失速状态下依然有足够的操纵效率,降低飞行失控的风险。整机的重心设计位置在机身中轴线偏前的位置,配合飞翼的静稳定度设计,在动力断开的滑翔状态下也能保持稳定的下滑姿态,不会出现突然抬头失速或者低头俯冲的问题,对新手操纵者更加友好。

  结构件的壁厚设计根据不同位置的受力情况做了差异化处理,主承力梁位置的壁厚是普通蒙皮位置的2倍,既保证结构强度,也尽可能控制整机重量,整机空机重量控制在300g以内,配合常用的电动动力系统,起飞重量可以控制在500g左右,翼载荷维持在20g/平方分米的水平,属于低速友好的翼载荷范围,在3-4级风的户外环境下也能稳定飞行,不会出现被风吹得难以操纵的问题。

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