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流线型固定翼无人飞行器外观结构设计

项目分类:无人机 发布时间:2021-11-21 ID:396506
  • 流线型固定翼无人飞行器外观结构设计

  这款固定翼无人飞行器的外形设计,核心围绕低空长航时作业场景的气动需求展开,整体采用无外挂式的一体化流线构型,机身与机翼采用融合过渡的曲面衔接,能够大幅降低低速飞行状态下的诱导阻力,适配平原地带航测、林区巡检、边境线巡查这类需要长时间保持巡航姿态的作业任务。从结构布局来看,整机采用常规尾翼+后掠翼的气动布局,机翼后掠角度经过曲面曲率反复调整,能够在低速巡航时维持足够的升阻比,同时避免大迎角状态下的翼尖失速问题,机身头部预留的动力安装舱,可适配小型螺旋桨动力单元,舱体边缘做了圆弧收边处理,能够减少动力段与机身衔接处的气流紊流,提升飞行过程中的姿态稳定性。

  在实际作业场景中,这类固定翼无人机相比多旋翼机型,拥有更长的续航时长与更大的作业半径,单架次可覆盖数十平方公里的作业范围,能够搭载轻量化的航测相机、气体监测模块等载荷,完成国土测绘、生态资源普查、管线巡检等常规作业任务。设计过程中采用自由成形的曲面构建逻辑,没有使用生硬的平面拼接结构,整个机身曲面从头部进气/安装口位置开始,沿着纵轴向尾翼方向平滑收窄,机翼与机身的衔接处做了曲面增厚处理,既能够预留机翼内部的设备安装空间,也可以强化翼根位置的结构强度,降低飞行过程中翼根位置的交变应力集中问题。

  从安装边界来看,整机外形曲面连续无突兀凸起,所有翼面边缘都做了圆弧倒角处理,尾翼采用与机翼同曲率的流线构型,平尾与垂尾的衔接位置同样做了平滑过渡,能够减少飞行过程中的舵面气流干扰,提升舵面操控的响应精度。机身内部的舱室沿着纵轴依次划分,头部为动力安装舱,中部为载荷与飞控设备舱,后部为能源舱,各个舱段的曲面外形都匹配内部设备的安装尺寸,在保证气动外形流畅的前提下,最大化利用机身内部空间,不需要额外增加外部挂载结构,进一步降低了飞行阻力。

  在结构设计细节上,机翼的翼型采用低速高升力翼型,翼尖位置做了切尖收窄处理,能够减少翼尖涡流带来的阻力损耗,整个机翼的曲面从翼根到翼尖逐渐变薄,既能够减轻机翼自身的结构重量,也能够优化机翼的升力分布,让机翼各个位置的升力差值控制在合理范围内,降低机翼结构的载荷负担。尾翼的尺寸经过匹配调整,垂尾高度与平尾展长都适配整机的纵向与航向稳定性需求,能够在常见的3-6级低空风场下维持飞行姿态稳定,不需要额外增加增稳结构。机身表面的曲面曲率连续,没有明显的折线棱角,能够降低飞行过程中的雷达反射特征,同时也能减少雨水、灰尘在机身表面的附着,降低户外作业后的维护清理难度。

  针对实际作业中的起降需求,这款构型的机身腹部做了平缓的曲面凸起,能够适配滑跑起降或者弹射起飞的安装需求,不需要对机身外形做额外改装,机身尾部的收窄角度经过调整,能够避免起飞降落过程中尾部与地面发生剐蹭,预留足够的安全离地间隙。整个结构的曲面构建过程中,充分考虑了后续加工成型的工艺性,所有曲面的曲率变化都控制在常规复合材料成型的可实现范围内,没有出现曲率突变或者倒扣的难以脱模的结构,能够直接用于复合材料壳体的模具制作,缩短从设计到样机试制的周期。

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