某无人机机翼颤振模型试验研究

某无人机机翼颤振模型试验研究
某无人机机翼颤振模型试验研究

无人机通信信道模型仿真分析

无人机通信信道模型仿真分析 【摘要】本文首先分析了无人机通信的特点,然后从统计模型和非统计模型两个角度对无人机的信道进行分析,研究了以莱斯衰落模型为代表的统计衰落模型,提出了一种新的莱斯仿真模型的算法;最后对无人机通信信道进行非统计模型建模分析,并以两径模型为例进行仿真,结果表明不管是改变地面天线高度还是改变无人机飞行高度,只能改变深衰落区的位置,不能避免深衰落的发生。 【关键词】莱斯衰落瑞利衰落散射 一、引言 无人机[1](UAV,Unmanned Aerial Vehicle)是一种机上无人驾驶、可重复使用的航空器简称。与传统卫星通信和移动通信相比,无人机通信具有三个特点: 1)信号动态变化范围大; 2)多普勒频移大; 3)电磁干扰比较强。 无人机通信系统属于无线通信,其电波在无线信道中的反射、散射和绕射等特点,使得发射机和接收机之间存在多条传播路径,并且每条路径的传播时延和衰落因子都是时变的,造成了接收信号的衰落,因此多径衰落是无人机通信信道的主要特点。 无线信号随接收机与发射机之间的距离不断变化即产生了

衰落,根据发送信号与信道变化快慢程度的比较,信道可分为快衰落信道和慢衰落信道。其中信号强度曲线的中直呈现慢速变化称为慢衰落,曲线的瞬时值呈快速变化,称快衰落。 快衰落与慢衰落并不是两个独立的衰落,快衰落反映的是瞬时值,慢衰落反映的是瞬时值加权平均后的中值。无人机与主控站间的通信信道可以分成两种情况:当无人机通信仰角较小时,信道为快衰落信道,直射径功率较小;当无人机通信仰角较大时,信道为慢衰落信道,直射径功率较大。 在无人机通信中,无人机与主控站之间属于莱斯(Rice)衰落信道[2],莱斯衰落信道的特点是信道中存在直视波分量,接收信号是由直视波分量和散射分量叠加而成的一种情况,散射信道是由许多相互独立且服从正态分布的随机信号组成,属于一种统计模型。 下面将从统计模型和非统计模型两个角度对无人机的信道进行分析。 二、信道模型建立与分析 2.1 统计衰落模型建立 一般传统的莱斯衰落信道模型具有广义非静态特性,导致仿真结果与理论结果出现较大偏差,模型计算量和存储空间要求比较大,硬件实现困难,因此本节提出了一种新的莱斯衰落信道仿真模型,使其更加高效,并具有广义静态特性。 基于文献[4]中给出的Rayleigh衰落信道的仿真模型[4],

无人机实景建模技术

无人机实景建模技术

无人机实景建模技术 一、概要 随着智慧城市的发展,真实可靠高效率的可视化信息对我们越来越重,利用无人机的优势以及倾斜摄影技术,可以快速准确的对一片区进行实景建模,成为GIS(地理信息系统)中重要的一环,也是BIM(建筑信息管理)中重要的角色。 通过在同一飞行平台上搭载多角度相机(或者单相机飞不同航线),同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像,获取地面物体更为完整准确的信息,由这些倾斜影像即可生成三维模型。 二、软件介绍 随着越来越多的人开始对无人机感兴趣无人机成为当代年轻人的“玩具”。说到玩无人机那么无人机app就必不可少了。无人机app与无人机通过蓝牙或者网络连接之后就能通过你手上的手机控制无人机的开关以及功能,还能在手机上观看拍摄视频。目前无人机飞控软件有DJI GO、DJI GS PRO、Litchi Vue、Pix4Dcapture、Dronepan等软件,现在我和大家说一下DJI GS PRO什么使用吧。 三、作业流程 1、打开APP,左侧的列表是当前规划好的任务,右侧是调用的是苹果地图,在中国大陆的苹果地图也就是高德地图。我们接下来点击左下角的“新建”按钮来建立航测任务。

2、这时出现五个选项,我们选择中间的这个(测绘航拍区域模式),来对一个大片区域进行航拍

3、我们选择地图选点,根据地图显示的画面确定航测的方位和面积。同时也是因为无人机的飞行时间一般就半小时作用,电量非常宝贵,用飞行器去定点会浪费很多电量。 4、(1)点击屏幕就会出现一个航测区域,手动拖拽四个定点可以改变航测的面积和形状,同时也可以手动增加拐点,让航测面积更加的灵活多样。 (2)并且在右边的菜单栏里选择好对应的云台相机。 (3)设置好任务的高度,任务的高度和拍摄的清晰度,成图的分辨率有很大的关系。 (4)大面积的时候尽量选择等时间拍照,因为能上传的航点是有限的。

机翼振动模态试验与颤振分析

机翼振动模态试验与颤振分析 1 引言 高空长航时飞机近年来得到了世界的普遍重视。由于其对长航时性能的要求,这种飞机的机翼往往采用非常大的展弦比,且要求结构重量非常低。大展弦比和低重量的要求,往往使得这类结构受载时产生一系列气动弹性问题,如机翼结构的静气动弹性发散、颤振等等。这些问题构成飞行器设计和其它结构设计中的不利因素,甚至极为有害,解决气动弹性问题历来为飞机设计中的关键技术。 气动弹性问题又分为静气动弹性问题和动气动弹性问题。在动气动弹性问题领域中最令人关注的是颤振问题。颤振现象是气动力、结构弹性力和惯性力三者耦合的结果。所以颤振的发生与机翼结构的振动特性密切相关。 在对机翼进行颤振特性的数值计算时,颤振计算结果的正确性和精确性取决于机翼各阶固有振动模态的精确性。真实机翼的固有模态可以通过模态试验测得。 根据颤振数值计算过程的需要,参与计算的各阶模态必须正交,而试验测得的模态并不严格正交,且因为结构阻尼的存在,模态通常为复数。有一种处理方法是通过取幅值,把各阶模态变为实模态,然后对求得的广义质量阵、刚度阵进行修正,使其变为对角阵从而方便数值计算;另一种方法是直接建立机翼的有限元模型,通过数值计算求得固有模态(满足正交性),但是计算所得模态的正确性需要通过模态试验进行验证。在实际工程中,通常采用第二种方法,本文也采用这种方法的思路。 本文研究对象为一个大展弦比平板机翼模型:一块半展长 1 米,弦长0.12 米,厚度1.8毫米的铝板,边界条件为根部固支。 2 模态数值分析 有限元模型作为颤振分析的基础,也是试验模态结果正确性验证的重要参考。另外根据计算所得的各阶主要模态的节线位置,可以确定传感器测量点和激振点的布放位置(尽量将激振点和测量点放置在远离各阶节线的位置,如果正好在某阶节线上,则该阶模态无法激励出或测量不到)。所以在试验前须根据实际结构建立一个能够充分反映结构质量、刚度特性的有限元模型。 使用Nastran 有限元计算软件进行根部固支状态下的振动模态计算,得到结果如表 1 所示。

基于ANSYS的机翼振动模态分析

机翼模型的振动模态分析 摘要:本文在ANSYS13.0平台上,采用有限元方法对机翼模态进行了建模和数值分析,为机翼翼型的设计和改进提供基础数据。 1.引言 高空长航时飞机近年来得到了世界的普遍重视。由于其对长航时性能的要求,这种飞机的机翼往往采用非常大的展弦比,且要求结构重量非常低。大展弦比和低重量的要求,往往使得这类结构受载时产生一系列气动弹性问题,这些问题构成飞行器设计和其它结构设计中的不利因素,解决气动弹性问题历来为飞机设计中的关键技术。颤振的发生与机翼结构的振动特性密切相关。通过对机翼模态的分析,可以获得机翼翼型在各阶频率下的模态,得出振动频率与应变之间的关系,从而可以改进设计,避免或减小机翼在使用过程中因为振动引起的变形。 同时,通过实践和实际应用,可以掌握有限元分析的方法和步骤,熟悉ANSYS有限元分析软件的建模和网格划分技巧和约束条件的确定,为以后进一步的学习和应用打下基础。 2.计算模型 一个简化的飞机机翼模型如图1所示,机翼的一端固定在机体上,另一端为悬空自由端,该机翼沿延翼方向为等厚度,有关的几何尺寸见图1。 图1.机翼模型简图 在分析过程采用直线段和样条曲线简化描述机翼的横截面形状,选取5个keypoint,A(0,0,0)为坐标原点,同时为翼型截面的尖点;B(0.05,0,0)为下表面轮廓截面直线上一点,同时是样条曲线BCDE的起点;D(0.0475,0.0125,0)为样曲线上一点。C(0.0575, 0.005,0)为样条曲线曲率最大点,样条曲线的顶点;点E(0.025,0.00625,0)与点A构成直线, 斜率为0.25。通过点A、B做直线和点B、C、D、E作样条曲线就构成了截面的形状,如图2。沿Z方向拉伸,就得到机翼的实体模型,如图1。

无人机飞控系统的原理、组成及作用详解

无人机飞控系统的原理、组成及作用详解 无人机已经广泛应用于警力、城市管理、农业、地质、气象、电力等领域,无人机的飞控系统、云台、图像传输系统都是关键部分。无人机飞控系统作为其大脑具体的作用是什么?由哪些部分组成?在设计时应该注意哪些问题? 无人机飞控的作用无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统,是无人机的大脑,也是区别于航模的最主要标志,简称飞控。 固定翼无人机飞行的控制通常包括方向、副翼、升降、油门、襟翼等控制舵面,通过舵机改变飞机的翼面,产生相应的扭矩,控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。不过随着智能化的发展,无人机已经涌现出四轴、六轴、单轴、矢量控制等多种形式。 传统直升机形式的无人机通过控制直升机的倾斜盘、油门、尾舵等,控制飞机转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。多轴形式的无人机一般通过控制各轴桨叶的转速来控制无人机的姿态,以实现转弯、爬升、俯冲、横滚等动作。飞控的作用就是通过飞控板上的陀螺仪对无人机进行控制,具体来说,要对四轴飞行状态进行快速调整,如发现右边力量大,向左倾斜,那么就减弱右边电流输出,电机变慢、升力变小,自然就不再向左倾斜。如果没有飞控系统,四轴飞行器就会因为安装、外界干扰、零件之间的不一致等原因形成飞行力量不平衡,后果就是左右、上下地胡乱翻滚,根本无法飞行。 无人机飞控的工作过程飞控系统实时采集各传感器测量的飞行状态数据、接收无线电测控终端传输的由地面测控站上行信道送来的控制命令及数据,经计算处理,输出控制指令给执行机构,实现对无人机中各种飞行模态的控制和对任务设备的管理与控制;同时将无人机的状态数据及发动机、机载电源系统、任

ANSYS实例分析-飞机机翼

ANSYS实例分析 ——模型飞机机翼模态分析 一,问题讲述。 如图所示为一模型飞机机翼,其长度方向横截面形状一致,机翼的一端固定在机体上,另一端为悬空自由端,试对机翼进行模态分析并显示机翼的模态自由度。是根据一下的参数求解。 机翼材料参数:弹性模量EX=7GPa;泊松比PRXY=0.26;密度DENS=1500kg/m3。 机翼几何参数:A(0,0);B(2,0);C(2.5,0.2);D(1.8,0.45);E (1.1,0.3)。 问题分析 该问题属于动力学中的模态分析问题。在分析过程分别用直线段和样条曲线描述机翼的横截面形状,选择PLANE42和SOLID45单元进行求解。 求解步骤:

第1 步:指定分析标题并设置分析范畴 1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 2.输入文字“Modal analysis of a model airplane wing”,然后单击OK。 3.选取菜单途径Main Menu>Preferences. 4.单击Structure选项使之为ON,单击OK。主要为其命名的作用。 第2 步:定义单元类型 1.选取菜单途径:Main Menu>Preprocessor>Elemen t Type>Add/Edit/Delete。 2.Element Types对话框 将出现。 3.单击Add。Library of

Element Types对话框将出现。 4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。 5.在右边的滚动框中单击“Quad 4node 42”。 6.单击Apply。 7.在右边的滚动框中单击“Brick 8node 45”。 8.单击OK。 9.单击Element Types对话框中的Close按钮。 第3 步:指定材料性能

无人机实景建模

无人机实景建模 一、概述 随着智慧城市的发展,真实可靠高效率的可视化信息对我们越来越重要,利用无人机的优势以及倾斜摄影技术,可以快速准确的对一个片区进行实景建模,成为GIS(地理信息系统)中重要的一环,也是BIM(建筑信息管理)中重要的角色。 通过在同一飞行平台上搭载多角度相机(或者单相机飞不同航线),同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像,获取地面物体更为完整准确的信息,由这些倾斜影像即可生成三维模型。 二、应用 无人机实景建模可应用于遗迹保护、灾区重建、智慧小区、城市规划、土地确权、虚拟校园等的建设中。 测绘↑ 无人机实景建模将提供比正射影像更丰富的信息 工程管理↑ 在施工的某个阶段,可以用无人机对现场进行建模,保留数据,为整个工程留作备份

建筑设计↑ 在真实的场景中进行合理的设计,有利于提高效率 三、作业流程: 无人机+倾斜相机→航飞采集数据→建模→GIS平台→应用 1、硬件飞行平台: 对于小面积的片区我们多采用多旋翼飞行器,优点是不受飞行场地影响,可垂直起降,可达到一定的载重要求。(主要参数为:控制半径5km,飞行时间40min,载重6kg)搭配RTK差分定位系统,可达厘米级的定位。 2、倾斜相机: 一般采用五镜头倾斜相机,同时采集五个方向的数据。在小面积片区我们也会采用单镜头飞五条航线来采集数据。

3、飞行地面站: 在地面站端,我们只需将要建模的区域选中,然后设置飞行高度,航向重叠度和横向重叠度,即可一键起飞,在GPS信号良好的情况下,无人机即可自动完成飞行任务。高度不同,建模精度不同,高度越低,精度越高,但同时所需要飞行的时间就越多。 4、建模软件: 目前市面上的建模软件有诸如pix4D mapper,bently ContextCapture等; pix4D mapper↑

基于实时操作系统的无人机飞行控制系统设计综述

电子电路设计与方案 0 引言 无人机是一种由动力驱动,无人驾驶且重复使用的航空器简称。其体积小、成本低,可装配制导系统、机载雷达系统、传感器及摄像机等设备,用途广泛并且不易造成人员伤亡[1]。无人机飞行控制系统是一个多任务系统, 要求不仅能够采集传感器数据、进行飞控/导航计算、驱动执行机构等, 还要求可靠性高、实时性强[2]。由于传统无人机所运用的数据复杂且繁多,使其在操作上灵活度不高,不具有实时性。实时操作系统会简化复杂的数据,将数据集合化,条理化。如将实时操作系统应用于无人机中,能够完善功能检查,功能维护,做到实时性,高灵活性,并延长无人机的使用寿命。近年来学术界在性能、应用等方面对搭载了实时操作系统的无人机进行了深入研究,极大地推动了无人机的发展。文献[4]从机构设计和飞行控制两方面介绍了微小型四旋翼飞行器的发展现状,叙述了小型四旋翼飞行器的发展技术路线。在飞控系统的原理和功能层面,文献[3]主要利用UML例图来系统地描述了飞控系统的构造,并从整体、静态、动态角度刻画飞控系统的性能指标;文献[5]阐述了飞控系统的基本原理并引入实时内核,对调度管理和通信机制给出了详细设计和分析。本文将回顾并总结在无人机领域的发展问题,并对无人机的飞控系统设计进行综述。 1 无人机整体概述 ■1.1 发展背景及发展历程 无人驾驶飞机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空器,简称无人机,英文上常用unmanned aerial vehicle表示,缩写为UAN。早在1907年,Bruet—Richet就让世界上第一架四旋翼飞行器“Gyroplane No.1”升上了天空[6]。但由于构造复杂、不易操纵等原因,大型四旋翼飞行器的发展一直都比较缓慢。20世纪60、70年代,随着美苏之间冷战形式的加剧,无人机得到了广泛应用。美国将无人机用语军事侦察,情报获取,无线电干扰等军用属性。近年来,随着新型材料以及飞行控制等技术的进步,无人机逐渐向微小型、实时性、可操作性强的方向过渡。微小型四旋翼飞行器的迅速发展,逐渐成为人们关注的焦点。 ■1.2 无人机应用领域 无人机在军用领域及民用领域都得到广泛应用。在军用领域,可用作战术无人侦察机执行侦察搜索[7]、无人战斗机、训练飞行员的靶机等。在民用领域,利用它易操作、实时性好等特点,广泛运用于农业、种植业、林牧业、旅游业、拯救濒危物种等各个领域。 2 无人机硬件结构 ■2.1 无人机结构 无人机的动力组成主要为无刷电机、螺旋桨、电子调速器等,控制系统主要由飞行控制器、遥控器等组成,动力储 备由电池、充电器等组成。其结构组成示意图如图1所示。 图1 ■2.2 飞行控制系统 无人机飞行控制系统是指能够稳定无人机飞行姿态,并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统。 无人机飞控主要由陀螺仪,加速计,地磁感应,气压传感器,超声波传感器,光流传感器,GPS模块,以及控制电路组成[9]。无人机飞控内含测量飞行控制所需的测量元件及利用输出信号驱动旋翼转动的执行机构等。 无人机飞控可将遥控器的输入命令对应电机动力的输出大小,并将飞控感知量与期望姿态产生误差进行对比,通过PID进行调节。利用地面站查看实时飞行数据,实现控制参数的在线修改。根据飞行的指令和要求,结合空置率给 基于实时操作系统的无人机飞行控制系统设计综述 崔圣钊 (山东省青州第一中学,山东青州,262500) 摘要:小型四旋翼无人机广泛应用在专业级航拍、农业植保、军事侦察、设备巡检等领域。目前飞行控制系统多采用前后台系统来实现,当系统规模较大,处理模块增多时,实时性很难得到保障。本文首先对无人机领域发展情况进行概述,其次详细阐述了无人机的外部结构、部件功能等硬件组成,最后对无人机通过实时操作系统设计后的飞控系统控进行分析。通过分析可知,经过实时操作系统设计的飞行控制系统能够满足飞行要求,并具有一定的实时性、可靠性。 关键词:无人机;飞行控制系统;实时操作系统;四旋翼飞行器 www?ele169?com | 23

铝合金机翼模态分析

铝合金机翼模态分析 模态是机械结构的固有震动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模态分析。振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性,就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。本文通过有限元方法,对铝合金机翼进行模态分析,了解其振动特性。 1结构模型 铝合金是应用最为广泛的航空材料,铝合金结构具有强度高,质量小的优点,被广泛的应用于机身和机翼的设计。本次使用的铝合金型号为6061,其密度为2.8g/cm3,弹性模量为E=68.9Gpa,泊松比为0.330,机翼的结构模型如下图1所示 图1.1机翼结构模型 假定该机翼为小型无人机机翼,整个机翼由蒙皮、主梁、辅助梁、翼肋组成。该机翼是弦长为100mm,展弦比为8的矩形直机翼。蒙皮厚度为1mm,主梁厚度为2mm,位于翼型最大厚度处,辅助梁的厚度为1mm,位于后缘1/4弦长处,端肋厚度为1mm,加强肋厚度为2mm。上图给出的是半个机翼的有限元分析模型,其右端固支在机身上。 1.数学模型

机翼的无阻尼固有振动方程为: 0)(2=Φ-M K ω (2.1) 式中: 结构的固有频率;结构的特征向量矩阵; 矩阵; 结构的刚度矩阵和质量--Φ-ωM K , 结构离散化后,运动状态下,可以得到结构的动力平衡方程如下: (2.2) 上式中{P (t )}为流体力矢量,结构在空气中自由振动时,此项为零。本次分析不考虑空气动力的影响,因此结构系统在空气中的无阻尼振动方程为 0}]{[]][[][][1=++δδδ K C M (2.3) 2.机翼有限元模态分析 在对机翼模型进行模态分析之前首先要定义其材料属性为密度为2.8g/cm3,弹性模量为E=68.9Gpa ,泊松比为0.330,接着对其进行有限元网格划分,本次网格划分采用的是六面体结构化网格,网格大小为1mm ,网格数为,如图3.1-3.3所示 3.1 翼端处网格 )}({][}]{[][][1t P K C M =++δδ

飞机的气动布局与机翼的几何参数资料讲解

飞机的气动布局与机翼的几何参数

飞机的气动布局与机翼的几何参数 人类向往飞行是从模仿鸟类飞行开始的。但是由于鸟类飞行机理的复杂性,至今未能对扑翼机模仿成功。 而真正促使人们遨游天空的,也许是受中国风筝的启发,在航空之父凯利的科学理论指导下,将动力和升力面分开考虑,而发明了固定翼飞机。 飞机是二十世纪人类史最伟大的科学成就。是人类最快捷、舒适、高效、安全的交通运输工具,在国家安全、社会和国民经济的发展中占有极其重要的地位。 当年李白受安史之乱蒙冤沦为囚犯,被流放到白帝城后,朝廷大赦天下,他立刻返舟东下,重出三峡,欣喜的心情无法言表: 朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。 如果李白乘飞机,不知如何写佳作。是否同意写成如下: 朝辞白帝彩云间,千里江陵一时还。两耳风声鸣不住,轻机已过万重山。 人类要想自由飞翔,必须做到: 1、必须有良好的气动外形 2、必须有轻巧的结构 3、必须有相当的动力 4、必须达到一定的速度 5、必须有机敏的操纵机构 6、必须有导航系统 与鸟的飞行不同,飞机在空中能够飞行是依靠与空气的相对运动,而产生作用在飞机上的力和力矩来实现的。如对于水平等速直线飞行而言,从飞机受力条件,有 L=G L V ¥(升力与重力平衡) F=D D//V ¥(推力与阻力平衡) M=0 (俯仰力矩保持守恒) 飞机产生升力必须具备的条件: (1)有空气(飞机在空中飞行是靠作用于飞机上的空气动力)。此外,喷气发动机的氧气也是取源于空气。 (2)必须存在一定的飞行速度(飞机和空气之间要有一定的相对运动,产生空气动力)。 (3)要有适当的气动外形、受力大小和飞行姿态。

四旋翼无人机建模及其PID控制律设计

四旋翼无人机建模及其PID控制律设计 时间:2012-10-27 来源:现代电子技术作者:吴成富,刘小齐,袁旭 关键字:PID无人机建模 摘要:文中对四旋翼无人机进行建模与控制。在建模时采用机理建模和实验测试相结合的方法,尤其是对电机和螺旋桨进行了详细的建模。首先对所建的模型应用PID进行了姿态角的控制。在此基础上又对各个方向上的速度进行了PlD 控制。然后在四旋翼飞机重心进行偏移的情况下进行PID控制,仿真结果表明PID控制律能有效的控制四旋翼无人机在重心偏移情况下的姿态角和速度。最后为了方便控制加入了控制逻辑。 关键词:四旋翼;建模;PID;控制;重心偏移;控制逻辑 四旋翼无人机是一种具有4个旋翼的飞行器,有X型分布和十字型分布2种。文中采用的是X型分布的四旋翼,四旋翼无人机只能通过改变旋翼的转速来实现各种运动。国外对四旋翼无人直升机的研究非常活跃。加拿大雷克海德大学的Tavebi和McGilvrav证明了使用四旋翼设计可以实现稳定的飞行。澳大利亚卧龙岗大学的McKerrow对Dragantlyer进行了精确的建模。目前国外四旋翼无人直升机的研究工作主要集中在以下3个方面:基于惯导的自主飞行、基于视觉的自主飞行和自主飞行器系统。而国内对四旋翼的研究主要有:西北工业大学、国防科技大学、南京航天航空大学、中国空空导弹研究院第27所、吉林大学、北京科技大学和哈工大等。大多数的研究方式是理论分析和计算机仿真,提出了很多控制算法。例如,针对无人机模型的不确定性和非线性设计的 DI/QFT(动态逆/定量反馈理论)控制器,国防科技大学提出的自抗扰控制器可以对小型四旋翼直升机实现姿态增稳控制,还有一些经典的方法比如PID控制等,但是都不能很好地控制四旋翼速度较大的情况。本文对四旋翼无人机设计了另外一种不同的控制方法即四旋翼的四元数控制律设计,仿真结果表明这种控制方法是一种有效的方法。尤其是对飞机的飞行速度较大的情况,其能稳定地控制四旋翼达到预期的效果。 1 四旋翼的模型 文中所研究的四旋翼结构属于X型分布,即螺旋桨M1和M4与M2和M3关于X轴对称,螺旋桨M1和M2与M3和M4关于Y轴对称,如图1所示。对于四旋翼的模型本文主要根据四旋翼的物理机理进行物理建模,并做以下2条假设。

基于anasys飞机机翼的模态分析报告

基于ANSYS飞机机翼的模态分析报告 设计完成日期2015年5 月4 日 目录 1项目背景 (2)

1.1 立项背景 (2) 1.2研究内容 (3) 1.3 分析方案 (3) 2有限元模型的建立及分析 (3) 2.1 建立模型 (3) 2.2 划分网格并施加约束 (4) 2.3定义分析类型 (5) 3 求解 (5) 3.1固有频率 (5) 3.2振动模态 (6) 4 有限元结果处理及分析 (7) 5结语 (7) 摘要:介绍了如何利用ANSYS软件建立飞机机翼的有限元模型。应用ANSYS软件对机翼进行特定约束条件下的振动模态分析,得到了机翼的各阶固有频率及相应的变形云图,为机翼在高空飞行时的设计和改进提供了依据。 关键词:ANSYS;机翼;有限元模型;模态分析

1项目背景 1.1 立项背景 随着航空事业的不断发展和进步,以及各国对民用飞机和军用运输机的要求不断提高,大型亚声速乃至超声速客机以及运输机已成为各军事、经济大国争先发展的项目。为了未来大型飞机的载重多、飞的更快更高程的突出特点,无疑要增大飞机的尺寸、重量和气动弹性。这将对飞机各部件的结构强度提出更高的要求,因此降低结构质量成为结构设计追求的一项重要指标,大型柔性成为很多航空结构的一个特点,这种大型柔性复杂结构极易受到外界及航空器本身扰动的影响而发生振动。 飞机机翼 大型运载火箭、导弹、大型运输机等通常对振动环境有严格的要求,强烈的振动会严重地影响各种有效载荷的正常工作,导致系统性能下降甚至失效,直接威胁航空结构的安全。这种由振动引起结构疲劳的问题也变得越来越突出。因此,研究大型柔性航空结构的振动特性,并对其进行振动控制非常重要,航空结构系统的振动抑制问题历来是航空器设计中的一个重要问题和难点。相对于固定翼飞机来说,大型飞机机翼的振动现象更为明显,而且过高的振动水平会引起机翼结构的疲劳破坏,影响机载设备的正常工作,飞行事故屡见不鲜。例如,美军驻伊拉克的空运部队在一次给C-17运输机加油过程中发生了左机翼整体断裂的恶性事故;法国的一架超军旗飞机在飞行中由于机翼折断,造成飞行员坠机身亡;美国的一架F-15战斗机在飞行中由于机动动作太大,造成右机翼断裂脱落。面对着血的教训,设计人员在不断寻找各种合理有效的计算和校核方法冈。以美国为例,从20世纪60年代初期开始进行飞机机翼振动主动控制技术的研究,至今已形成

基于CFD_CSD耦合算法的机翼颤振分析_曾宪昂

基于CFD /CSD 耦合算法的机翼颤振分析 1 曾宪昂,徐 敏,安效民,陈士橹 (西北工业大学航天学院,陕西西安 710072) 摘 要:用计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合算法对标准气动弹性模型AGARD 445.6机翼作了颤振分析,主要研究机翼的跨音速颤振求解问题。采用常体积转换法(CVT )进行流体与结构之间的数据交换并运用松耦合方法对气动弹性方程进行时域推进仿真。计算机翼在M a =0.499~1.072的颤振边界,并将计算结果同偶极子格网法(DLM )的计算结果与试验结果比较,结果显示CFD/CSD 耦合计算结果较DLM 计算结果更接近于试验值,尤其是在非线性强的跨音速区域。可见,CFD /CSD 耦合计算比DLM 具有很大的优越性。 关 键 词:计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合算法,AGARD 445.6机翼,颤振分析,常体积转换(CVT ),偶极子格网法(DLM ) 中图分类号:V 211.47 文献标识码:A 文章编号:1000-2758(2008)01-0079-04 颤振是飞行器飞行时常见的一种气动弹性现象,它对飞行器的破坏是灾难性的。在过去,广泛运用于飞行器的颤振计算方法是偶极子格网法(DLM),它是基于线化位流理论的一种颤振计算方法。在很多的商业软件中都应用DLM 进行气弹分析,如广泛应用于工业设计的M SC .NASTRAN 的气动弹性模块[1]等。但是DLM 是一种基于线化理论的方法,无法解决非线性强的流场,而且它大多采用的是平面模型,无法计入机翼的厚度、迎角等。近年来,CFD 计算技术发展十分迅速,计算机的性能也有很大提高,因此CFD/CSD 耦合计算方法[2,3]也迅速发展起来。由于CFD 计算求解的是非线性方程组,因此这种方法可以计算飞行器在非线性强的流场中的运动,同时这种方法可更加直观、实时地显示飞行器结构的变形及流场的变化,并且它还可以计算较为复杂的外形。本文首先利用有限元方法对机翼结构进行模态分析;然后采用Euler 方程计算非定常气动力;结构与流体的数据交换采用常体积转 换法(CVT )进行[4]。在具体计算中,给定一个来流速度,在时域中推进气动弹性方程,观察各阶模态位移的时间历程。若幅值增长则来流速度大于颤振速度,若幅值衰减则来流速度小于颤振速度,当幅值保持不变时,此时的来流速度即为颤振速度。 1 机翼结构模型 AGARD 445.6机翼是国际上用于检验颤振计算方法的一个标准模型,它有着较为完备的风洞试验数据[5] 。AGARD 445.6机翼展弦比是1.65,梢根比为0.66,展长0.762m ,根弦长0.5587m ,四分之一弦线后掠角为45°该机翼采用NACA 65A 004翼型。采用4节点等参壳单元建立该机翼的有限元模型,每个节点的厚度由翼型控制。图1显示了AGARD 445.6机翼的前四阶正则模态变形图,各阶模态频率与试验值比较如表1 所示。 图1 AG A RD 445.6机翼前四阶模态变形图 2008年2月第26卷第1期西北工业大学学报 Jour nal o f No rt hw ester n P olyt echnical U niv ersity F eb.2008V ol.26N o.1 1 收稿日期:2007-01-17基金项目:国家自然科学基金(90405002)资助 作者简介:曾宪昂(1983-),西北工业大学硕士生,主要从事气动伺服弹性的研究。

ANSYS机翼模型模态分析详细过程

机翼模型的模态分析 高空长航的飞机近年得到了世界的普遍重视。由于其对长航时性能的要求, 这种飞机的机翼采用非常大的展弦比,且要求结构重量非常低。大展弦比和低重 量的要求,往往使这类结构受载时产生一系列气动弹性问题,这些问题构成飞行 器设计和其它结构设计中的不利因素,解决气动弹性问题历来为飞机设计中的关 键技术。颤振的发生与机翼结构的振动特性密切相关。通过对机翼的模态分析, 可获得机翼翼型在各阶频率下的模态,得出振动频率与应变间的关系,从而可改 进设计,避免或减小机翼在使用过程中因振动引起变形。 下图是一个机翼的简单模态分析。该机翼模型沿着长度方向具有不规则形 状,而且其横截面是由直线和曲线构成(如图所示)。机翼一端固定于机身上, 另一端则自由悬挂。机翼材料的常数为:弹性模量E=0.26GPa,泊松比m=0.3, 密度r =886 kg/m。 图1机翼模型的结构尺寸图 1、建立有限元模型 1.1定义单元类型 自由网格对模型的要求不高,划分简单省时省力。选择面单元PLANE42 和体单元Solid45 进行划分网格求解。 1.2定义材料特性 根据上文所给的机翼材料常数定义材料特性,弹性模量E=0.26GPa,泊松比 m=0.3,密度r =886 kg/m。 1.3建立几何模型并分网 该机翼模型比较简单,可首先建立机翼模型的截面,再其进行网格划分,然后对截面拉伸0.25m的长度并划分10个长度单元,而得到整个模型的网格。

图2机翼模型截面图 图3 盘轴结构的有限元模型 1.4模型施加载荷和约束 因为机翼一端固定于机身上,另一端则自由悬挂,因此对机翼模型的一端所有节点施加位移约束和旋转约束。 1.5 分析求解 本次求解了机翼模型的前五阶模态,各阶固有频率值如下

无人机建模、全息投影展示方案

一、无人机倾斜摄影、3D建模 无人机作为重要的搭载工具可以执行多种工作,随着与不同技术的结合能迸发出它不同的魅力。 倾斜影像是指由一定倾斜角度的航摄相机所获取的影像。倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像,获取地面物体更为完整准确的信息。倾斜航空摄影是利用倾斜航空相机获取地物信息的一种新型的航空摄影方式。常用的倾斜摄影技术主要有三相机和五相机组合,目前主流方案采用五相机(也有少数采用双相机或单相机的方案,但通常以采集效率降低为代价)。在一般倾斜摄影的五相机方案中,一台获取垂直影像,另外四台从前后左右四个方向同时获取地物的侧视影像。相机倾斜角度在40度到60度之间,因此可以较为完整地获取地物侧面的轮廓和纹理信息。倾斜摄影系统可以搭载在有人飞机或者无人机上,可以快速获取地物三维模型且成像效果好,是大场景三维建模的重要选择之一。 无人机三维地形建模技术是在同一飞行平面上,通过从垂直、侧视等5个不同的角度采集多张影像,通过计算机建模软件将5个不同角度的影像数据叠加整合,形成厘米级的立体电子沙盘。 无人机快速三维地形建模技术可在人力难以到达、地形条件复杂及危险性大的灾害区域开展作业,能够获取灾害现场超高分辨率的现场数据,可实现灾害边界界定、具体位置以及测量灾害区域面积,为指挥机构现场决策提供直观、可靠的基础数据依据。 推荐产品: 多旋翼无人机 senseFlyalbris(艾布锐)无人机

固定翼无人机

senseFlyeBee RTK无人机

eBee Plus内置RTK与PPK, 续航时间近1小时,这款无人机完美适用于要求以测绘级精度高效收集数据的专业领域,例如测绘、大型工程建设、地理信息系统等。eBee Plus为满足希望最大化飞行时间与数据收集的专业人士而设计,因此无论在何种环境或高度飞行时,其续航时间都可达近1小时。eBee Plus以122米高度飞行时,单次飞行可覆盖220公顷面积——相比同重量的固定翼无人机,eBee Plus单次飞行的覆盖面积要更广。同时,eBee Plus单次飞行的最广覆盖面积可达40平方千米。 MS-Q5倾斜摄影系统

四旋翼无人机的数学模型控制及操作原理

四旋翼无人机的数学模型控制及操作原理 作者:吕传庆陈琪马云波董珮璠 摘要:本文对选择四旋翼无人机为研究对象,用数学建模的方法对其动力及运动状态进行分析,对所建动力学模型上进行PID算法控制,仿真结果很好模拟了真实环境下无人机的飞行姿态。 关键字:四旋翼,建模,PID算法。 引言: 无人机的发展现状及未来趋势: 无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。在军事上及民用上均有深入发展。军事上以其体积小、重量轻、机动性好、飞行时间长和便于隐蔽为特点,适合于执行危险性大的任务,已逐渐成为新世纪军事竞争的制高点之一,随着信息时代的发展,现代信息化战争正朝着高精度,高杀伤,高重复利用,隐蔽性方面发展,无人机以其特殊优势很好适应了未来战争中提出的要求,正发挥着越来越大的作用,成为军队实现信息化作战及特种作战的有力武器。能研制高精尖无人机的国家屈指可数,其中美国处于领先地位,作战无人机包括RQ-1捕食者”,”MQ-9“死神”(Reaper),RQ-5“猎手”等;侦察机包括RQ-4A“全球鹰”,RQ-8A“火力侦察兵”等。美国曾在伊拉克战争,阿富汗战争中用无人机完成各种监视侦查,目标指示等任务,提供大量情报支持,表现突出,有力的减小了美军伤亡,因此无人机受到美军军事部门高度重视。现已发展至舰载无人机x-47b。中国无人机水平也处于世界领先水平,以能研制各种功能齐全的无人机。如三角翼布局的暗剑无人机,和与捕食者无人机相当的翼龙、彩虹系列无人机。其中彩虹系列无人机和翼龙系列无人机不但在本国服役,还成功出口到中东及非洲国家,例如伊拉克,埃及,阿联酋。并在伊拉克投入到对于极端组织的打击,完成了首次实战。在民用方面,无人机还广泛用于农业,通信救灾,地形勘探等方面。如今互联网时代的到来,网购成为越来越多90后的选择。无人机在快递行业局域光辉前景,无人机的发展将给快递行业带来革命性变化。所以无人机行业的发展无论对于军队装备发展还是经济发展均具有重要意义。 四旋翼无人机的特点: 1、机动性能,低空性能出色。能在城市,森林等复杂环境下完成各种任务。可完成空中悬停监视侦查。实现对动力要地低,能在狭小空间穿行,能垂直起降,对起降环境要求低。 2、对动力要求较小,产生的噪音低,隐蔽性高,安全性能出色。四旋翼无人机采用四个马达提供动力,可使飞行更加稳定和精确。工作噪音小,军事上可提高战场生存能力,民用上不会影响居民生活。 3、结构简单,运行、控制原理相对容易掌握。 4、成本较低,零件容易更换,维护方便。 5、功能强大,可完成情报获取,战场侦查,通信中继,目标跟踪,航拍成像,抢险救灾,快递投送等任务。

机翼模型的振动模态分析

机设1305 彭鹏程1310140521 一个简化的飞机机翼模型如图所示,该机翼沿延翼方向为等厚度。有关的几何尺寸见下图,机翼材料的常数为:弹性模量E=0.26GPa,泊松比m=0.3,密度r =886 kg/m。对该结构进行振动模态的分析。 (a) 飞机机翼模型 (b) 翼形的几何坐标点 振动模态分析计算模型示意图 解答这里体单元SOLID45 进行建模,并计算机翼模型的振动模态。 建模的要点: ⑴首先根据机翼横截面的关键点,采用连接直线以及样条函数< BSPLIN >进行连接以形成一个由封闭线围成的面; ⑵在生成的面上采用自由网格划分生成面单元(PLANE42); ⑶设置体单元SOLID45,采用< VEXT>进行Z 方向的多段扩展; ⑷设置模态分析< ANTYPE,2>,采用Lanczos 方法进行求解< MODOPT,LANB >; ⑸在后处理中,通过调出相关阶次的模态; ⑹显示变形后的结构图并进行动态演示。 给出的基于图形界面的交互式操作(step by step)过程如下。 (1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件) 程序→ANSYS →→ANSYS Interactive →Working directory ( 设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名):Modal→Run (2) 设置计算类型 ANSYS Main Menu:Preferences…→Structural →OK (3) 选择单元类型 ANSYS Main Menu:Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add…→Structural solid:Quad 4node 42 →Apply →solid →Brick 8node 45→OK →Close (4) 定义材料参数 ANSYS Main Menu:Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic:EX:0.26E9(弹性模量),PRXY:0.3(泊

无人机试题

江苏省遥控航空模型飞行员技术考核理论复习题 一、安全及有关《遥控航空模型飞行员技术等级标准》 1、国家遥控航空模型飞行员技术等级标准管理实施工作有哪些组织负责? 答:是由中国航空运动协会具体负责、实施。 2、什么是遥控航空模型飞行员? 答:操纵遥控航空模型飞行器进行飞行活动的自然人。 3、遥控航空模型飞行员分几级管理? 答:国家、省(市、自治区)和地市级协会三级管理实施。 4、遥控航空模型飞行员技术等级标准中的飞行类别有几种? 答:遥控固定翼模型(代码:A类)、遥控直升机模型(代码:C类)及遥控多旋翼飞行器模型(代码:X类)三个类别。 5、遥控航空模型飞行员技术等级标准共分几个级别? 答:分为八级、七级、六级、五级、四级、三级、二级、一级、特级,共九个级别,八级最低,特级最高。 6、遥控航空模型飞行员技术等级标准分几个层次? 答:分三个层次:初级为八级、七级、六级;中级为五级、四级、三级;高级为二级、一级、特级。X 类暂不设高级。 7、获得技术等级后飞行范围有规定吗? 答:获得技术等级后的飞行范围应根据等级要求限定在指定的飞行场地飞行,一般限于模型飞行高度小于120米(含)、模型飞行空域半径小于500米(含),未经批准不得在其它公共场所随意飞行,否则将承担一切后果。 8、理论考核涉及哪些方面的内容? 答:理论考核按申请等级分别考核国家安全飞行法规,飞行原理,航空模型结构、工艺,遥控设备及遥控飞行技术等内容。报考高级别还需掌握遥控飞行技能,训练心理学等教学理论和技术。 9、遥控航空模型飞行员技术等级标准考核程序? 答:报名、培训、考核(理论考核和飞行操作考核),发放执照。 10、怎样获得遥控航空模型飞行员执照? 答:须向国家认定的考核单位进行申请,参加相应级别的理论考试和现场飞行考核。 11、申请人必须参加理论考核吗? 答:必须参加,且理论考试合格后,方准许进行现场飞行考核。 12、申请人必须从最低级开始逐级参加考核吗? 答:三级以下,申请人可根据自身技术水平,报考适合的级别。。 13、禁止遥控航空模型飞行员在(醉酒)和(精神恍惚)状态下操控遥控模型飞机。 14、遥控模型飞行场地的拥有人应承担场地(管理和安全责任),如场地租借他方,则应在租借协议中明确(安全责任方)。 15、遥控模型飞行须严格遵守空管及公安部门发布的(禁飞区)和(禁飞令)。 16、用于遥控航空模型飞行的场地,应符合哪些安全条件? 答:(1)跑道两端500米以内应无高大建筑物;模型飞行空域内(跑道中心线外侧长800米X宽200米区域)不得有人或建筑群、高压电线等障碍物。(2)飞行员的左右及其延长线为飞行安全线,并以隔离栏杆或地面标志线加以分割。所有人员必须在安全线以内操作或停留;任何情况下模型飞机都不得飞入安全线以内;任何情况下模型飞机都不得在人群上空飞行。(3)在飞行准备区明显处,应设立安全告示牌,列明安全注意事项和场地使用管理规定。(4)设立飞行频率登记牌。(5)设立飞行场地安全员以监

飞机机翼模态分析实例

飞机机翼模态分析实例 模态分析实例 §1.13.1飞机机翼模态分析实例 §1.13.1.1 问题描述 该实例对一个飞机模型的机翼进行模态分析,以确定机翼的模态频率和振型。机翼沿长度方向轮廓一致,横截面由直线和样条曲线定义(如图9所示)。机翼的一端固定在机体上,另一端为自由端。机翼由低密度聚乙烯制成,相关参数如下: 杨氏模量=38×103psi泊松比=0.3密度=1.033e-3slugs/in3 图9模型飞机机翼简图 §1.13.1.2GUI方式分析过程 第1 步:指定分析标题并设置分析范畴 1.选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 2.输入文字“Modal analysis of a model airplane wing”,然后单击OK。 3.选取菜单途径Main Menu>Preference 4.单击Structure选项使之为ON,单击OK。 第2 步:定义单元类型 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。 2.Element Types对话框将出现。 3.单击Add。Library of Element Types对话框将出现。 4.在左边的滚动框中单击“Structural Solid”。 5.在右边的滚动框中单击“Quad4node42”。 6.单击Apply。 7.在右边的滚动框中单击“Brick8node45”。 8.单击OK。 9.单击Element Types对话框中的Close按钮。 第3 步:指定材料性能 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic。Isotro pic Material Properties对话框将出现。 2.在OK上单击以指定材料号为1。第二个对话框将出现。 3.输入EX为3800。 4.输入DENS为1.033e-3。 5.输入NUXY为0.3。 6.单击OK。 第4 步:在给定的位置生成关键点 1.选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Creat>Keypoints>In Active C S。Creat Keypoints in Active Coordinate System对话框将出现。 2.输入Keypoint number(关键点号)为1,X,Y,Z位置分别为0,0,0。可用TAB键在输入区之间移动。 3.单击Apply。 4.对下面的关键点及X,Y,Z位置重复这一过程: 关键点2:2,0,0

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