微型飛行器的小幅運動氣動力建模研究

黃晉　姜倩

摘要：針對微型飛行器的獨特氣動力特征，基于計算流體力學的數值模擬結果，通過飛行器系統辨識的手段，運用ARX模型，建立了較高精度、較高效率的氣動力降階模型。算例表明，建立的氣動力模型能捕捉微飛行器特殊的流場非定常效應，將氣動力結果準確復現，模型辨識與常規計算流體力學方法相比，保證了較高精度。

關鍵詞：微型飛行器；低雷諾數；氣動力建模；ARX模型；流體力學方法 文獻標識碼：A

中圖分類號：V211 文章編號：1009-2374（2015）10-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0866

微型飛行器（Micro Air Vehicle，MAV）是體積微小的一類飛行器的總稱。微型飛行器由于其較小的體積，在執行任務時，隱蔽性、靈活性強，具有較高的軍事和民用價值。不同于常規飛行器，微型飛行器的工作環境往往是在低速、低雷諾數下。微型飛行器主要可以分為固定翼、撲翼、旋翼等幾類，在國內外一些高校都有相關實踐及成果，具體可參考文獻[1]和參考文獻[2]。由于體積較小，微型飛行器涉及的力學問題也不同于傳統情況。微型飛行器的小尺度非定常流體力學問題、撲翼飛機的柔性機翼問題以及旋翼機型廣泛存在的懸停狀態下升力問題，無不對目前航空學科的發展帶來了新的挑戰。

目前微型飛行器發展的關鍵問題，涵蓋了氣動布局、結構設計、飛行控制等多學科內容。其中低雷諾數空氣動力學，是其中較為突出的問題。目前的低雷諾數空氣動力學研究中，高攻角、小尺寸機翼的非定常氣動力問題是發展高性能微型飛行器的重點，而該問題的核心內容則是研究低雷諾數下，非定常流動中翼型俯仰及沉浮運動的潛在物理機理，并且發展一系列能夠代替高性能求解器的更高效的氣動力模型。……