超柔性太阳能无人机纵向操稳特性研究

【摘要】：针对高空长航时太阳能无人机的超柔性机翼气动弹性变形明显,与飞行动力学响应耦合,常规分析方法会引起较大误差的特点。本文首先采用拉格朗日方程建立了能够反映超柔性特性的结构/飞行耦合动力学模型;然后结合气动弹性引起的结构变形、全机构型变化和气动导数变化,采用根轨迹法深入分析超柔性太阳能无人机的纵向稳定性;最后研究了气动弹性变形对纵向飞行控制律的影响规律,提出了改进方案并进行了仿真验证。发现超柔性太阳能无人机的纵向特征根随机翼刚度变化很明显,尤其当刚度较小时将会出现短周期和一弯模态耦合、长周期不稳定等不利现象;采用刚性或静气动弹性模型设计得到的控制律增益偏小,同时控制机翼变形和飞行姿态可以得到更平滑的控制效果。 【作者单位】： 西北工业大学航空学院;西北工业大学无人机特种技术重点实验室;
【关键词】： 超柔性无人机 气动弹性 耦合 稳定性 机翼变形抑制
【基金】：国家自然科学基金(11202162) 陕西省科技统筹创新工程计划项目(2015KTCQ01-78)资助
【分类号】：V279
【正文快照】： 高空长航时太阳能无人机的机翼展弦比很大、结构面密度很小,因此是超柔性的结构,其结构弹性振动很明显,严重影响了飞行安全,同时,由于超柔性机翼的结构振动频率很低,会与飞行动力学响应耦合,从而改变了无人机的动力学响应特性[1],未变形的刚性模型不能预测弹性模型中的飞行动

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