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分布式多旋翼布局固定翼飞行器结构设计

项目分类:飞机 发布时间:2022-01-29 ID:529272
  • 分布式多旋翼布局固定翼飞行器结构设计

  本次呈现的飞行器结构采用固定翼融合分布式多旋翼的复合布局形式,区别于传统单旋翼或双旋翼固定翼飞行器,沿主机翼展向均匀布置多组独立旋翼单元,这种布局设计首先解决了短距起降阶段的升力冗余问题,不需要依赖长距离跑道滑跑加速即可完成升空动作,在野外作业、应急物资投送、低空测绘等缺乏正规起降场地的场景下,适配性远高于常规固定翼机型。从结构设计逻辑来看,主机翼采用大展弦比平直翼构型,翼型选取低速高升力翼段,巡航阶段依靠机翼气动升力维持飞行高度,此时布置在机翼上的旋翼可根据飞行状态调整桨距,部分单元可进入顺桨状态降低飞行阻力,兼顾多旋翼垂直起降能力与固定翼长航时巡航的优势。机身采用流线型水滴式截面设计,从机头到机尾的截面收缩率经过多轮气动校核,

  尽可能降低巡航阶段的压差阻力,机身内部预留的载荷舱空间可根据任务需求搭载不同功能模块,包括测绘相机、大气监测传感器、应急通信中继设备等,不需要对主体结构做大幅修改即可完成任务模块切换。尾翼采用常规高置平尾加单垂尾的布局,垂尾布置在机身末端中轴线位置,平尾安装位置高于主机翼尾流影响区域,保证大迎角飞行状态下尾翼舵面的操纵效率,避免翼面尾流干扰导致的操纵失稳问题。从安装边界来看,旋翼单元沿机翼展向的布置位置避开了机翼主梁的核心传力路径,每个旋翼安装座下方都设置有独立的加强筋结构,将旋翼工作时产生的振动载荷均匀传递到机翼翼梁与蒙皮的连接节点上,避免局部应力集中导致的翼面结构疲劳。机翼与机身的连接采用翼身融合过渡段设计,

  过渡段的蒙皮曲率连续变化,既降低了翼身结合处的干扰阻力,也扩大了翼身连接区域的接触面积,提升连接结构的载荷承受能力。起落架采用轻量化三点式布局,前起落架布置在机头下方重心靠前位置,主起落架布置在机身中部重心投影点两侧,起降阶段的冲击载荷通过起落架支柱直接传递到机身主承力框上,不需要额外设置复杂的载荷传导结构,有效控制整机结构重量。在实际作业场景中,这种布局的飞行器可覆盖低空巡检、边境巡逻、农林植保、应急通信保障等多个领域,垂直起降能力让其可以在山区、林地、舰船甲板等狭小空间完成起降作业,固定翼巡航模式下的飞行效率比纯多旋翼飞行器高出数倍,相同起飞重量下的作业半径与续航时间都有明显提升。

  设计过程中针对旋翼下洗流与机翼的气动干扰问题做了专项优化,旋翼安装位置与机翼翼面保持足够的垂直距离,同时调整旋翼的倾转角度范围,在垂直起降阶段让旋翼下洗流尽可能避开机翼上表面,减少下洗流冲击翼面带来的升力损失与姿态扰动。整机的结构重心设计在机翼平均气动弦长的30%位置附近,既保证巡航阶段的纵向静稳定性,也让垂直起降阶段的姿态控制力矩足够均衡,降低飞控系统的调控难度。每个旋翼单元都采用独立的动力安装座,单个动力单元出现故障时,可通过调整相邻旋翼的输出功率补偿拉力损失,提升整机的飞行安全冗余度,在执行长距离作业任务时,单动力故障不会直接导致飞行器失控坠毁,能够依靠剩余动力单元完成迫降操作。机翼前缘设置有防冰结构安装位,可根据作业区域的气候条件选装电热防冰或气动除冰模块,满足高海拔、低温环境下的作业需求。机身表面的蒙皮接缝全部采用对齐设计,减少表面凸起带来的摩擦阻力,所有外露的传感器天线都采用共形安装方式,嵌入机身蒙皮内部,进一步优化整机的气动外形。

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