一种固定翼航测型无人机设计方法技术

技术编号：11135170 阅读：209 留言：0更新日期：2015-03-12 11:26

本发明专利技术一种固定翼航测型无人机设计方法，从机身结构和工作性能出发，设计出机翼翼型和机身，将设计出的参数通过Profili软件模型分析，在CAD中制做底图，将制作好的底图在SketchUp中进行3D建模，在得到载机3D模型后打印图纸进行手工制作，最后得到成本费用低、操作简单、稳定性强的XW-06航测型无人机载机。通过本发明专利技术提供的设计方法制作出的无人机，成本低、荷载能力强，能够针对不同的天气条件实现较强的抗干扰能力和稳定性，实现人性化的人机交互性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空摄影测量领域，具体涉及一种固定翼航测型无人机设计方法。
技术介绍
由于航测内业影像处理过程中，对影像质量(航向重叠度、旁向重叠度、旋偏角、俯仰角、横滚角、对比度、饱和度等)要求较高，这就使得作为作业平台的无人机载机系统具有抗风性强、飞行姿态稳定、巡航航线准确、操作简便等优良的性能。就现今社会无人机航测技术正在如火如荼的发展，其复杂的操控技术、高昂的成本与培训费用成为许多单位的绊脚石。若降低成本，设计出的无人机常常达不到规范要求，旋偏角过大、负载小，导致拍摄到的影响模糊不清晰。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种固定翼航测型无人机设计方法，能够以最低成本费用制作出固定翼航测型无人机，并搭载航测设备获取优质的高分辨率数码影像数据。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种固定翼航测型无人机设计方法，具体包括以下步骤： (1)设计机翼参数； (1a)所述机翼采用S型翼型；根据以下公式确定雷诺系数Re： Re＝ρVb/μ……(1) 其中，ρ表示空气密度，V表示飞行速度，b表示机翼弦长，μ表示黏性系数；本定翼航测型无人机的飞行高度在1000米以下，空气密度、飞行速度和黏性系数均为已知量，机翼弦长b为设置值； (1b)根据步骤(1a)得到的雷诺系数Re确定以零升力迎角α为横轴、以机翼升力系数为纵轴的升力系数曲线Cl，所述升力系数曲线Cl用以下公式表示： C1=C1αα1+18.2C...

【技术保护点】
一种固定翼航测型无人机设计方法，其特征在于具体包括以下步骤： (1)确定机翼翼型参数； (1a)所述机翼采用S型翼型；根据以下公式确定雷诺系数Re： Re＝ρVb/μ……(1) 其中，ρ表示空气密度，V表示飞行速度，b表示机翼弦长，μ表示黏性系数；本定翼航测型无人机的飞行高度在1000米以下，空气密度、飞行速度和黏性系数均为已知量，机翼弦长b为设置值； (1b)根据步骤(1a)得到的雷诺系数Re确定以零升力迎角α为横轴、以机翼升力系数为纵轴的升力系数曲线Cl，所述升力系数曲线Cl用以下公式表示：其中，B0为升力系数曲线的斜率，A为展弦比，通过以下公式计算： A＝L2/S……(3) 其中，L表示翼展，为设置值，S为主翼面积，为设置值；根据公式(2)得到当零升力迎角α为9°时，升力系数曲线Cl的斜率B0； (1c)根据步骤(1a)得到的雷诺系数Re确定以零升力迎角α为横轴、以翼型阻力系数为纵轴的翼型阻力系数曲线Cd0，再根据以下公式得到以零升力迎角α为横轴、以机翼阻力系数为纵轴的机翼阻力系数曲线Cd： Cd＝Cd0+Cdi……(4) 其中，Cdi表示诱导阻力系数，根据以下公式计算：则...

【技术特征摘要】
1.一种固定翼航测型无人机设计方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)确定机翼翼型参数；
(1a)所述机翼采用S型翼型；根据以下公式确定雷诺系数Re：
Re＝ρVb/μ……(1)
其中，ρ表示空气密度，V表示飞行速度，b表示机翼弦长，μ表示黏性系数；本定翼航测型无人机的飞行高度在1000米以下，空气密度、飞行速度和黏性系数均为已知量，机翼弦长b为设置值；
(1b)根据步骤(1a)得到的雷诺系数Re确定以零升力迎角α为横轴、以机翼升力系数为纵轴的升力系数曲线Cl，所述升力系数曲线Cl用以下公式表示：
其中，B0为升力系数曲线的斜率，A为展弦比，通过以下公式计算：
A＝L2/S……(3)
其中，L表示翼展，为设置值，S为主翼面积，为设置值；
根据公式(2)得到当零升力迎角α为9°时，升力系数曲线Cl的斜率B0；
(1c)根据步骤(1a)得到的雷诺系数Re确定以零升力迎角α为横轴、以翼型阻力系数为纵轴的翼型阻力系数曲线Cd0，再根据以下公式得到以零升力迎角α为横轴、以机翼阻力系数为纵轴的机翼阻力系数曲线Cd：
Cd＝Cd0+Cdi……(4)
其中，Cdi表示诱导阻力系数，根据以下公式计算：
则根据机翼阻力系数曲线得到当零升力迎角为9°时的机翼阻力系数Cd；
(1d)机翼升力对于机翼上一点所产生的力矩不随零升力迎角改变而改变，以这一点作为支点，升力产生的力矩为常数，这一点为机翼焦点，升力对机翼焦点产生的力矩称为焦点力矩M0，通过以下公式计算：
其中，Mz0为当零升力迎角α为9°时的焦点力矩系数；
根据飞行速度V、翼弦长度L以及机翼面积S分别计算、阻力对重心产生的力矩M2；
根据以下公式计算升力对重心产生的力矩M1：
M1＝1/2ρV2SClx……(7)
其中，Cl为零升力迎角α为9°时的机翼升力系数，x为重心距焦点的前后距离；
根据以下公式计算：
M2＝1/2ρV2SCdy……(8)
其中，Cl为零升力迎角α为9°时的机翼阻力系数，y为重心距焦点的上下距离；
根据以下公式计算机翼对重心产生的力矩M：
M＝M1+M2+M0……(9)
(1e)确定其他机翼设计参数：
通过以下公式计算有力迎角α1：
α1＝MAX(Cl/Cd)……(10)
其中，Cl和Cd分别为机翼升力系数曲线和阻力系数曲线中的点的纵坐标，他们的取值使得Cl/Cd为最大值；
通过以下公式计算升阻比R：
R＝Cl/Cd……(11)
其中，Cl为零升力迎角α为9°时的机翼阻力系数，Cd为零升力迎角α为9°时的阻力系数；
通过以下公式计算下洗角k：
k＝36.5Cl/A……(12)
其中，Cl为零升力迎角α为9°时的机翼升力系数；
通过以下公式计算诱导迎角n：
n＝18.2Cl/A……(13)
其中，Cl为零升力迎角α为9°时的机翼升力系数；
通过以下公式计算升力Y：
Y＝0.5V2ρSCl……(14)
其中，Cl为零升力迎角α为9°时的机翼升力系数；
通过以下公式计算理想阻力D1：
D1＝0.5V2ρSCd……...

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟，陈刚，吴鹏，赵茹玥，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42

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