农业机械学报

作者：刘文帅,姚小敏,李超群,张梦飞,淡煦珈,韩文霆

单位：西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,南京禾谱航空科技有限公司,西北农林科技大学,

关键词：尾座式无人机; 结构优化; 遗传算法; 响应面

基金：国家重点研发计划项目（2017YFC0403203）、杨凌示范区产学研用协同创新重大项目（2018CXY-23）和高等学校学科创新引智计划项目（B12007）

设计了一种垂直起降尾座式无人机，利用中心组合试验(Central composite design,CCD)对无人机的翼展长、后掠角、小翼高和小翼厚4个结构参数进行设计，构建了25组样本点。利用ANSYS CFX进行升阻比和阻力数值模拟，通过Design?Expert软件建立无人机结构参数与升阻比、阻力的响应面模型，其中升阻比随着翼展长和小翼高的增加而增大，后掠角和小翼高对升阻比的影响较小，当攻角为4°~8°时，升阻比随小翼厚的增加而减小，当攻角为10°~12°时，升阻比随小翼厚的增加而增大；阻力随着翼展长和小翼厚的增加而增大，随小翼高的增加而减小，随后掠角的增加先增大后减小。以升阻比最大和阻力最小为优化目标，采用多目标遗传算法进行结构参数优化，得到最优结构参数为：翼展长1?123?mm、后掠角34°、小翼高39?mm、小翼厚3?mm，与原始样机相比升阻比提高了12.4%，阻力降低了5.3%。采用风洞试验对响应面模型进行了验证，其中升阻比和阻力的数值模拟相对误差小于8.0%，响应面模型相对误差小于3%，表明响应面模型具有较高的精度和良好的通用性，可用于垂直起降尾座式无人机的优化设计。

来源：2019年第5期

《农业机械学报》期刊编辑部

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