微型飛行器設計導論

內(nèi)容概要

　　《航空宇航科學與技術國防特色學術專著：微型飛行器設計導論》系統(tǒng)地介紹了新概念微型飛行器的發(fā)展，闡述了微型飛行器的類型、微型飛行器設計的基礎理論與方法。主要包括低雷諾數(shù)空氣動力學和非定?？諝鈩恿W，微型固定翼、微型撲翼和微型旋翼飛行器的氣動特性，不同類型和構(gòu)造形式的微型飛行器布局設計、結(jié)構(gòu)設計和總體優(yōu)化設計等內(nèi)容。書中還簡要介紹了微型飛行器的動力、飛行控制系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)的設計。《航空宇航科學與技術國防特色學術專著：微型飛行器設計導論》可作為從事微型飛行器設計和研究人員的設計參考書，也可作為航空專業(yè)的研究生、本科生和航空愛好者的學習參考書。

書籍目錄

第1章緒論 1.1微型飛行器概念的產(chǎn)生 1.2微型飛行器的特點 1.3微型飛行器的分類 第2章微型飛行器的低雷諾數(shù)空氣動力學 2.1低雷諾數(shù)空氣動力學問題 2.2低雷諾數(shù)翼型的空氣動力設計與風洞試驗 2.3低雷諾數(shù)機翼的氣動特性分析與風洞試驗 第3章微型飛行器的非定?？諝鈩恿W 3.1微型飛行器的非定常空氣動力學問題 3.2非定?？諝鈩恿τ嬎愕臏u動力學方法 3.3非定常空氣動力計算的N—S方程數(shù)值方法 3.4非定常運動空氣動力計算的動態(tài)網(wǎng)格生成 3.5非定常流體動力學計算程序——3DOMUFS 3.6撲翼風洞試驗 3.7微型螺旋槳的空氣動力理論及建模 第4章微型飛行器技術要求與總體方案設計 4.1微型飛行器設計的技術要求 4.2微型飛行器的總體方案設計 4.3微型飛行器的系統(tǒng)組成 第5章不同類型微型飛行器的布局設計 5.1固定翼微型飛行器布局設計 5.2撲翼微型飛行器布局與機構(gòu)設計 5.3旋翼微型飛行器布局設計 第6章微型飛行器結(jié)構(gòu)設計 6.1適于MAV的輕型結(jié)構(gòu)材料 6.2微型飛行器的結(jié)構(gòu)設計 6.3柔性結(jié)構(gòu)設計與分析 6.4微型飛行器的智能材料結(jié)構(gòu)設計 第7章微型飛行器系統(tǒng)設計 7.1微型飛行器的飛行控制 7.2微型飛行器的信息傳輸 第8章微型飛行器的優(yōu)化設計 8.1適于MAV設計的優(yōu)化方法 8.2固定翼微型飛行器的優(yōu)化設計 8.3撲翼微型飛行器的優(yōu)化設計 8.4微型飛行器的抗陣風干擾設計 參考文獻 后記

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   彈簧模型和圖映射方法畢竟是保持拓撲關系不變的網(wǎng)格變形技術，當幾何部件有翻轉(zhuǎn)或運動幅度大到一定程度時，網(wǎng)格會出現(xiàn)不規(guī)則變形，無法滿足計算要求，甚至出現(xiàn)交叉情況，這正是本書要研究解決的問題。 另一種解決動態(tài)邊界問題的動態(tài)網(wǎng)格方法是嵌套網(wǎng)格技術。嵌套網(wǎng)格的思路最早由Steger提出，目的在于降低復雜幾何外形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成難度，即將復雜的流場區(qū)域適當?shù)貏澐殖啥鄠€相對簡單的、重疊的子區(qū)域，各子區(qū)域分別生成獨立的網(wǎng)格并在其上求解，各子區(qū)域網(wǎng)格間通過重疊區(qū)的插值進行流場信息交換。此后，該方法不斷得到發(fā)展并推廣應用到非定常流場的計算。由于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在處理復雜外形問題上有很大的優(yōu)勢，Nakahashi等人口將嵌套網(wǎng)格推廣到非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上。嵌套網(wǎng)格技術處理大幅邊界運動的問題非常有效，在撲翼非定常流場的計算中也有不少應用，但目前僅限于翼的剛性運動。如果邊界有變形，則需要每時間步重新生成網(wǎng)格來適應新的壁面邊界。而每時間步的網(wǎng)格再生和流場插值無疑需要占用大量的計算時間和資源。 綜合考慮以上因素，首先，針對原Delaunay圖映射方法的缺陷，肖天航等提出一種改進的雙重Delaunay圖映射方法，并用于一般運動幅度和變形問題的動態(tài)網(wǎng)格生成；其次，對較大運動幅度的問題，則發(fā)展一種非結(jié)構(gòu)嵌套網(wǎng)格技術；進一步，對既有整體大幅運動、又有局部變形的問題，考慮將雙重圖映射方法和嵌套網(wǎng)格技術結(jié)合起來使用，發(fā)展成一種非結(jié)構(gòu)可變形嵌套網(wǎng)格方法，發(fā)揮Delaunay圖映射技術網(wǎng)格小變形的高效率，又結(jié)合嵌套網(wǎng)格處理大幅邊界運動問題的優(yōu)勢，解決當網(wǎng)格變形和嵌套網(wǎng)格單獨用于柔性撲翼流場的計算時需要剛各再生成的問題。下面對這兩種方法做詳細的介紹。 3.4.1 雙重Delaunay圖映射的動態(tài)網(wǎng)格生成技術 正如上文所述，基于Delaunay圖映射的動態(tài)網(wǎng)格變形方法無需迭代計算，效率高，穩(wěn)定性好，但是，對較復雜的有多體相對運動或大變形的問題，比如復雜構(gòu)形的撲翼MAV，背景圖單元極容易出現(xiàn)交叉。文獻雖然給出了當背景圖出現(xiàn)交叉時的處理策略，即重新生成Delaunay圖和重新定位網(wǎng)格點的信息以避免計算網(wǎng)格的交叉，但會導致新的問題。其一，顯而易見，重新生成背景圖和定位網(wǎng)格點要花費更多的計算時間；其二，更為重要的是，背景圖交叉后，重新生成背景圖和重新定位網(wǎng)格點，相當于丟棄初始網(wǎng)格質(zhì)量的良好特性，而保留變形后的較差的網(wǎng)格信息，此后的網(wǎng)格質(zhì)量因此而變差，即使邊界回到初始位置，網(wǎng)格質(zhì)量也無法恢復到初始網(wǎng)格的狀態(tài)，而且，背景圖交叉次數(shù)愈多，情況愈嚴重。

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