。cc-by 4.0国际许可证(未经同行评审证明)获得的是作者/资助者,他已授予Biorxiv授予Biorxiv的许可,以永久显示预印本。这是该版本的版权持有人,该版本发布于2024年8月6日。 https://doi.org/10.1101/2023.08.04.551959 doi:Biorxiv Preprint
根据联邦航空管理局的研究,仅美国航空公司每年就燃烧 162 亿加仑的航空燃料,导致美国空气污染的 3% 以上,航空业贡献了全球空气污染的 1% 以上。与其他污染源相比,这些数字可能看起来微不足道,但航空业仅占世界贸易量的 0.5%,而全球能源消耗量为 2.2%。目前电池和电动机的进步并不能在不久的将来取代燃气涡轮发动机,特别是对于远程飞机而言。本文介绍了一种 BWB 飞机的概念设计,该飞机可载客 160 人,航程 9200 公里,巡航速度为 0.77 马赫数,可通过 FAR 25 认证。设计非常规配置的方法包括传统的飞机设计方法和新颖的方法。在任何航程方程中,升阻比都起着重要作用。对于 BWB 飞机来说,这个比率相当高,而且随着发动机效率的提高,每位乘客每公里的燃油消耗量可以大幅降低。与具有类似载客量和任务特征的传统飞机相比,BWB 飞机的一体式设计提供了较低的空重。
1.1 复合直升机的示例.......................................................................................................................................................3 1.2 倾转旋翼飞机的示例.......................................................................................................................................................3 1.3 前飞对后飞桨叶速度的影响.......................................................................................................................4 1.4 同轴反向旋转旋翼能够在前飞期间保持每个旋翼的升力不对称,每个旋翼的力矩相互抵消。通过消除后飞桨叶升力来平衡旋翼力矩的需要,可以缓解后飞桨叶失速,就像单旋翼飞行器一样(左图)[5]。................................................................ ..................................................................................................................................................................................4 1.5 兰利全尺寸风洞中的 PCA-2 转子试验装置 [11]。...9 1.6 采用悬臂转子配置的 Meyer 和 Falabella 风洞试验装置 [12]。......................................................................................................................................................................10 1.7 叶片表面压力端口的展向和弦向位置 [12]。11 1.8 零铰链偏移转子的轮毂组件,显示来自叶片的压力管连接到轮毂内的压力拾音器 [12]。 12 1.9 1965 年詹金斯在兰利全尺寸风洞中的试验装置 [13]。 14 1.10 高进速比时转子推力和 H 力系数与总距(A0)的关系,显示总距推力反转 [13]。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.13 在增加前进比的情况下,在盘面载荷恒定的情况下测得的有效旋翼升阻比 [16]。 . . . . . . . . . . . . . 21 1.14 升力对总距比和前进比的敏感度变化 [16]。 . . . . . 22 1.15 在 NASA 艾姆斯研究中心 40 x 80 英尺 NFAC 风洞中监测 UH-60A 空气载荷旋翼 [17]。 . . . . . . . . . . . . . . 24 1.16 压力传感器在仪表旋翼叶片上的分布 [17] 24 1.17 UH-60A 减速旋翼风洞试验中明显的集体推力反向趋势 [18]。 . ...
BB4 A F是两大行业领军企业联合打造的高端无人机系统。其科学的设计和高度集成的生产技术来自全球领先的高效地理空间测量技术制造商CHCNAV,其全自动飞行控制系统则来自商用无人机制造的先驱DJI。
我要感谢我的导师:Markus Wilde 博士、Tiauw Go 博士和 James Brenner 博士,感谢他们在我在佛罗里达理工学院的整个学术生涯中给予我的耐心、指导和支持。如果没有他们的专业知识,这篇论文就不可能完成。我要特别感谢 Wilde 博士,感谢他从大三设计到大四设计一直指导这个项目,并将其变成一个论文项目。这个项目给了我一个成长为工程师的绝佳机会。我还要感谢我的矩阵主管 Jose Nunez 博士,感谢他给一个刚毕业的工程研究生一个机会,并给了我在 NASA KSC 工作的机会。特别感谢我的 NASA 导师:Mike DuPuis 和 Michael Johansen,感谢他们的耐心以及他们在建模和控制方面的丰富知识。当然,我要向 NASA KSC 飞行技术部门的所有人表示感谢。最后,我要感谢我的朋友 James (Jimmy) Byrnes、Andrew Czap、Juliette Bido 和 Charles (Joe) Berry 在本论文的整个过程中给予的支持和投入。我很自豪地说我和他们是同一届的。
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目前,有翼 eVTOL 无人机的控制方法主要将飞行器视为固定翼飞机,并在起飞和降落时增加垂直推力。这些方法提供了良好的远程飞行控制,但未能考虑飞行器跟踪复杂轨迹的完整动态。我们提出了一种轨迹跟踪控制器,用于有翼 eVTOL 无人机在悬停、固定翼和部分过渡飞行场景中的完整动态。我们表明,在低速到中速飞行中,可以使用各种俯仰角实现轨迹跟踪。在这些条件下,飞行器的俯仰是一个自由变量,我们使用它来最小化飞行器所需的推力,从而降低能耗。我们使用几何姿态控制器和空速相关控制分配方案,在各种空速、飞行路径角和攻角下操作飞行器。我们假设采用标准空气动力学模型,为所提出的控制方案的稳定性提供理论保证,并展示模拟结果,结果显示平均跟踪误差为 20 厘米,平均计算率为 800 Hz,与使用多旋翼控制器进行低速飞行相比,跟踪误差减少了 85%。
摘要。构建了一种基于自然交互行为手势的微型旋翼飞行器控制方法。为了实现通过手势控制微型旋翼飞行器的飞行姿态,通过Leap Motion控制器获取手掌平放姿态数据,通过坐标系变换和姿态角变换将数据转换为不同坐标系之间的旋翼飞行器姿态控制命令,并通过无线传输模块与微型旋翼飞行器进行通信,搭建了微型旋翼飞行器控制系统,实现了对旋翼飞行器的上升、悬停、降落、俯仰等飞行动作的控制。在实际实验中,通过不同的手势实现了对微型旋翼飞行器的飞行姿态控制。通过手势控制微型旋翼飞行器更符合自然交互的特点,是人机交互的一种延伸。
1.1 复合直升机示例。........................3 1.2 倾转旋翼飞机示例。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1.3 前飞对后退叶片速度的影响。.........4 1.4 同轴反向旋转旋翼能够在前飞期间保持每个旋翼的升力不对称,每个旋翼的力矩相互抵消。通过消除后退叶片升力来平衡旋翼力矩的需要,可以缓解后退叶片失速,就像在单旋翼飞行器中一样(左图)[5]。..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..4 1.5 兰利全尺寸风洞中的 PCA-2 转子测试装置 [11]。.9 1.6 带有悬臂转子配置的 Meyer 和 Falabella 风洞测试装置 [12]。.............................10 1.7 叶片表面压力端口的展向和弦向位置 [12]。11 1.8 零铰链偏移转子的轮毂组件,显示来自叶片的压力管连接到轮毂内的压力拾取器 [12]。.12 1.9 1965 年詹金斯在兰利全尺寸风洞中的测试装置 [13]。.14 1.10 高前进比时转子推力和 H 力系数与总距 (A0) 的关系,显示总距推力反转 [13]。..........15 1.11 反向速度转子风洞模型中使用的“可逆”翼型截面轮廓 [16]。.........................18 1.12 为反向速度转子风洞模型开发的每转两个斜盘 [16]。.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...19 1.13 在恒定盘面载荷下测量的有效转子升阻比,以提高前进比 [16]。.......................21 1.14 升力对总距比与前进比的敏感度变化 [16]。....22 1.15 位于 NASA 艾姆斯研究中心 40 x 80 英尺 NFAC 风洞中的仪表化 UH-60A 空气负载旋翼 [17]。...。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24 1.16 压力传感器在仪表旋翼叶片上的分布 [17] 24 1.17 UH-60A 减速旋翼风洞试验中明显的集体推力反向趋势 [18]。...................................26 1.18 不同推进比下的升阻比与升力零和正 4 度轴,40% NR [18]。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27
近来,无人机 (UAV) 作为一个快速发展的领域,吸引了越来越多的科学家和消费者的关注。人们对多旋翼无人机尤其感兴趣,它们因其低速飞行、悬停和垂直起降能力而被认为是用于高质量航空摄影、摄像、监控和其他地形探索的良好飞行平台。所述特性使它们易于在空间有限的条件下使用。显然,这种飞行器的行为是不稳定的,因此需要负责稳定和导航功能的飞行控制系统 (FCS)。此外,FCS 能够提供完全自主飞行的能力。当代电子技术的快速发展使得制造低成本和紧凑型 FCS 成为可能。然而,实施的测量单元的精度不高。多传感器数据融合是提高精度的方法之一。本文介绍了 FCS 开发中需要指导的要求和一般概念,以及飞行测试中获得的结果及其比较。特别关注多传感器数据融合方法,该方法可以提高飞行精度和可靠性。此外,还提供了硬件和软件架构的描述。