本设计专注于“限时物资运送固定翼无人机”的研发与设计,着重攻克大载荷条件下的高效气动布局设计、短距起降能力优化以及快速装卸与循环运输的系统集成技术等关键问题。本文设计了一款以电机为主要动力来源的无人飞行器,完成了用于载运任务的无人机总体设计方案,按照限时载运无人机的任务规定,明确了无人机的各项整体参数以及气动布局形式。依循无人机的设计步骤,对飞机飞行性能参数予以计算并加以确定。通过借助翼型数据库与仿真软件,针对各翼型的升力表现以及升阻比展开仿真计算对比,进而挑选出适宜的翼型。
(1)降低无人机的翼载荷,以缩短飞机的起降距离,提高无人机的操纵性以及机动性,并采用大翼面积的设计方案,机翼为整体结构,翼根位置设置载物框,载物框通过硬质链接与机翼相连。
(2)对于轻质结构的机身,机翼受力几乎为均布载荷,此处采用小后掠角,较大根梢比的矩形翼的布局。根梢比影响着机翼的升力沿展向分布的规律,大部分低速平直机翼的根梢比一般在2~2.5,除三角翼以外,一般无人机的根梢比都小于5,采用小后掠角的用意在于,相对于平直的机翼前缘来说,后掠可以有效减小飞机飞行时的空气阻力,较小的后掠角可以提升飞机的机动性。 (3)为增加飞机的俯仰稳定性以及横向稳定性,加大平垂尾的面积以及其所对应的尾容量。 (4)采用较大的展弦比,以便于在低速情况下依然可以获得较大的升力,展弦比即翼展与翼弦的比值,展弦比越大,机翼的升力系数越大,但同时阻力也越大,因此需要配合其他参数共同考量。
大载重与高升阻比机翼气动布局设计:机翼面积达0.92㎡,展弦比9.75,确保在载重4kg条件下稳定飞行与短距起降。并且采用高升阻比翼型,结合矩形机翼与低后掠角设计,在低雷诺数(Re=307342)条件下实现优异低速升力特性,显著提升起飞载重效率。
货舱采用可拆卸设计,方便根据不同任务需求快速更换货舱模块。货舱内部结构经过精心设计,配备可调节的货物固定装置,如弹性绑带、可调节夹具等,能够适应不同形状和尺寸的货物,确保货物在运输过程中稳定固定,避免因晃动或碰撞导致损坏。例如,对于不规则形状的救援物资,可通过弹性绑带进行多角度捆绑固定;对于精密仪器等货物,使用可调节夹具进行精准定位和固定。货舱还具备良好的密封和防护性能,采用防水、防尘、防震材料制作,能够适应高温、低温、潮湿、沙尘等恶劣环境,确保货物在各种复杂条件下的安全运输