无人机气动/风能获取一体化设计OA

动态滑翔作为一种通过穿越水平风梯度实现无动力长距离飞行的特殊飞行模式,在提升无人机航程与航时方面极具潜力。本文聚焦固定翼参数化设计,通过仿生关节结构的静态外形优化实现动态变形控制的替代,在避免复杂机构设计的同时提升获能效率。本文对不同设计参数对应的气动力进行计算,并基于计算结果提出无人机气动/风能获取一体化设计方法。该方法利用神经网络实现气动力的快速求解,以最大化获能为优化目标,利用高斯伪谱法求解最佳机翼外形,最终得到了满足高效能量获取的机翼外形。此外,本研究利用飞行仿真对比了基本翼、以最佳升阻比为目标设计的无人机和基于气动/风能获取一体化设计的无人机在进行动态滑翔时的获能效率。结果表明,基于气动/风能获取一体化设计的无人机获能量与获能效率最大,相比于优化前提升了979.04%,相比于最佳升阻比设计提升了10.09%。气动/风能获取一体化设计的无人机在获能段做功提升了50%以上,验证了气动/风能获取一体化设计的可行性。本文提出的设计方法为突破无人机动态滑翔获能瓶颈提供了工程支撑。