摘要：沈阳航空航天大学一直致力于新能源电动飞机的研制,某型双座轻型电动飞机于2012年6月立项研制,该型电动飞机采用一台40kW稀土永磁同步直流电机作为动力装置,全复合材料机体和板簧起落架结构。巡航升阻比24.1,起飞总重500kg,最大飞行速度160km/h,巡航速度110km/h。该型电动飞机具有零排放、低噪声、运行成本低、使用维护方便等特点。参照中国民航CCAR-21部和美国ASTM标准,完成了电动飞机型号设计批准书TDA和生产许可PC取证。

摘要：结合某型超轻型电动飞机的设计参数,阐述了电动力系统的布局、系统参数匹配的原则和步骤.提出了电动力系统参数匹配和性能验证的方法.从动力性、经济性、系统质量的角度验证了该系统的可行性.参考飞机的最大平飞速度为175.5km/h,大于设计要求的最大平飞速度170km/h,满足动力性能要求.电动力系统的运行费用为6.8元/h,是相近功率活塞发动机运行费用的1/8.与3种电动飞机相比,参考机型的功质比仍比较高,达0.084 2kW/kg,为可接受值.

摘要：水上飞机起飞滑跑时低速滑行阶段的阻力变化规律对于其设计研究十分重要,而电动水上飞机正常起飞所需最大拉力是否匹配现有电推进系统是飞机改型设计的关键。首先,针对基准浮筒水阻力较大引起的纵向不稳定问题进行了优化设计,优化后浮筒水动性能有明显提高。其次,基于Fluent中的多相流(VOF)模型对水上电动飞机起飞滑跑阶段的力学特征进行了数值模拟计算,着重分析了不同速度下的姿态变化规律、阻力变化及流场特性。最后,对"阻力峰"这一节点下所需电推进系统功率进行了验证计算,结果显示现有装置满足起飞的动力要求;将实际起飞滑跑试验与仿真结果进行对比,结果显示力学特性变化规律基本一致,所得误差在15%之内,验证了仿真计算的可行性,所得结论可为电动水上飞机的研究设计提供借鉴。

摘要：为解决小型无人直升机轨迹跟踪控制受系统数学模型精度、自身低成本微机电系统(MEMS)姿态测量误差及飞行环境干扰的内外扰动影响问题,设计了一种基于线性/非线性混合自抗扰控制(ADRC-LADRC)的无人直升机轨迹跟踪控制器,并提出了一种基于细菌觅食优化-花授粉算法(BFO-FPA)的控制器参数整定方法,提高了BFO算法的收敛速度,增强了FPA算法的全局搜索能力。最后,通过ALIGN无人直升机锁尾螺旋爬升飞行试验,验证了BFO-FPA算法参数寻优后自抗扰轨迹跟踪控制器能有效克服无人直升机受内外扰动的影响,提高了控制器轨迹跟踪精度和鲁棒性。

摘要：为了提高某型无人机(UAV)的航时,螺旋桨应该具有高的巡航效率、足够的爬升拉力。利用高效率螺旋桨设计方法设计了某型无人机的两叶木质螺旋桨,获得了螺旋桨的弦长和桨叶角分布,基于片条理论计算了螺旋桨的气动性能,进行了螺旋桨的地面静态试验。结果表明:螺旋桨性能计算结果与台架试验结果具有较好的一致性,螺旋桨性能计算的巡航效率为83.81%,巡航拉力为222.95 N。设计的两叶木质螺旋桨可以满足某型无人机的巡航效率与拉力需求。

摘要：为获得具有较高气动性能、较低气动噪声的翼型,对某通用飞机螺旋桨所用RAF-6翼型进行优化设计。使用CFD/FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方法对翼型进行了流场与声场数值仿真计算;其次,分别研究翼型最大厚度、最大厚度位置、后缘下弯角度与后缘下弯位置4个设计变量对其气动性能与气动噪声的影响规律;以巡航状态为设计点,以高升阻比及低气动噪声为优化目标对翼型进行多目标优化设计,获得Pareto解集。通过试验验证翼型优化后的螺旋桨拉力提高14.7%,气动噪声降低2.3 dB。

摘要：为研究某型两叶螺旋桨的气动性能,对某型两叶螺旋桨进行了风洞试验及计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过求解多重参考坐标系(MRF)模型下的准定常雷诺平均Navier-Stokes方程,计算了直径为960mm的某型两叶木质螺旋桨静态和动态的气动特性。并在西北工业大学NF-3风洞的三元试验段获得了该螺旋桨桨叶的拉力、扭矩、功率等气动性能数据。螺旋桨风洞试验与CFD数值模拟对比验证表明:基于MRF模型的数值模拟结果与风洞试验结果具有一致性,两者的螺旋桨拉力的偏差控制在5%以内,扭矩的偏差控制在10%以内,拉力功率比的偏差控制在6.08%以内,证明了CFD数值模拟对螺旋桨气动性能预测的准确性。本文可为通用电动飞机螺旋桨的设计与模拟验证提供参考。

摘要：根据飞行速度、需用拉力、螺旋桨转速等参数,设计了某型飞机的三叶螺旋桨,获得了弦长和桨叶角沿着径向的分布.制造了三叶复合材料螺旋桨(直径为1.75m),在螺旋桨试验台上测试了不同转速下螺旋桨的拉力.为了获得螺旋桨的动态性能,制造了螺旋桨的缩比模型(直径为0.96m),在西北工业大学NF-3风洞的三元试验段测试了螺旋桨的气动性能数据,包括:拉力、扭矩、功率、效率.结果表明:螺旋桨最大效率为85.63%,所设计的三叶复合材料螺旋桨适用于螺旋桨需用功率为70kW左右的发动机(比如Rotax912),提出的螺旋桨设计方法具有较好的应用价值.

摘要：为了合理地设计与选取电动飞机螺旋桨,最大限度降低电动飞机整体噪声,以某型电动飞机平直、后掠及尖型桨尖形状螺旋桨为研究对象,通过大涡模拟模型计算分析了3种螺旋桨在巡航和爬升两个典型状态下的一阶频率声压值,计算结果表明平直桨尖螺旋桨噪声最低,尖形桨尖螺旋桨最高。为了验证计算结果,制造了缩比模型并在空气动力研究院的FL-9风洞中进行了试验,结果表明计算结果与风洞试验结果吻合度较高,验证了大涡模拟在螺旋桨噪声计算中具有一定的工程应用价值,计算和试验结果都表明平直桨尖有助于进一步发挥电动飞机安静环保的优势。

摘要：低碳环保的电动飞机在要求较高升阻比的同时,需要尽量降低成本、缩短研制周期。但高精度的数值模拟时间代价很大,因此针对电动飞机翼型设计中初始翼型较难选取、优化速度较慢的问题,提出了一种基于变精度遗传算法的翼型多点快速优化方法。以常用的Hicks-Henne型函数为基础,改进了其对翼型后缘描述不精确的问题。在数值模拟阶段,介绍了一种快速气动参数计算软件XFOIL,并分析了该软件的适用性与局限。之后给出了使用XFOIL与Matlab进行联合求解的方法,在无人干预的情况下完全实现了翼型设计与优化的自动化,提高了设计效率。在翼型优化阶段,为保持较高的精度和寻优效率,设计了翼型参数的实数编码方法。针对传统遗传优化算法了改进,设计了染色体变精度杂交方法以及动态惩罚方法。最后,给出了基于遗传算法的多点优化方案,以及翼型多目标快速优化一体化设计方案。仿真分成两部分进行,首先改进的Hicks-Henne型函数能够有效实现参数化翼型的后缘夹角改变。通过与NSGA-II方法的优化结果对比,本文的方法在一定迭代次数范围内获得的升阻比更高,失速特性更加缓和,特别是在综合提高翼型优化效率方面表现较好。仿真结果表明,该方法能够快速获得多种工况下具有较高升阻比的翼型,也可以作为进一步优化的初始翼型,能提高翼型优化效率。