摘要
本文提出一种新型四涵道微型飞行器的气动布局设计方案并对其进行总体设计，采用飞翼式反齐默曼机翼气动布局，机翼上下翼面各安装两个涵道风扇作为动力系统,起飞重量估算为300g，机翼选择S3010翼型以及综合气动性能较好的反齐默曼翼平面形状；根据新型四涵道微型飞行器任务剖面中悬停、垂直爬升、水平过度以及巡航四个状态设计涵道风扇动力系统。 采用正交试验设计方法对涵道风扇安装位置（轴向、展向以及纵向位置）进行优化，选取正交表3L9(3)生成涵道风扇安装位置方案表，采用时间导数预处理方法的密度基求解器、RNG k-ε湍流模型对各个方案进行气动性能计算，优化结果表明：以机翼俯仰力矩系数最小、升力系数最大、阻力系数最小和升阻比最大为单目标最优水平组合分别为俯仰力矩系数轴向位置Lx、纵向位置Ly以及展向位置Lz分别为120mm、55mm和60mm；升力系数轴向位置Lx、纵向位置Ly以及展向位置Lz分别为120mm、50mm和60mm；阻力系数轴向位置Lx、纵向位置Ly以及展向位置Lz分别为80mm、45mm和70mm和升阻比轴向位置Lx、纵向位置Ly以及展向位置Lz分别为80mm、50mm和60mm。多目标综合最优水平组合为轴向位置Lx、纵向位置Ly以及展向位置Lz分别为80mm、45mm和60mm。 对综合最优水平组合的优化构型进行气动性能分析，首先分析悬停状态涵道风扇推力特性，然后分析巡航状态不同迎角，不同风扇转速条件下机翼升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数、升阻比特性以及涵道风扇推力特性，最后对机翼上翼面流动状态特性进行分析，机翼上翼面极限流线显示，在较小迎角范围内，机翼的上翼面并没有产生气流分离；当迎角增大时，气流分离首先出现在翼尖；随着迎角继续增大，从机翼前缘至后缘分别产生气流分离线与气流附着线，由于翼尖涡的吸附作用，气流分离线和附着线之间的分离流从翼根向翼尖发展，当迎角增大时，机翼上翼面逆压梯度随之也增大，前缘附近的分离线逐渐向前缘移动；由于翼尖涡的吸附作用，翼尖涡的强度增大，展向附着流动区域随之扩大。
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