可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)變體機(jī)翼系統(tǒng)研究.pdf

1、混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)是一種新型水下監(jiān)測平臺(tái)，它集成了傳統(tǒng)水下滑翔機(jī)和無人水下航行器的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足對(duì)海洋環(huán)境多樣化觀測的需求。它具有兩種典型工作模式：滑翔模式和AUV(Autonomous Underwater Vehicle)模式。在滑翔模式下，利用浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和姿態(tài)調(diào)節(jié)單元完成鋸齒狀剖面運(yùn)動(dòng)，具有長航程的優(yōu)點(diǎn)；在AUV模式下，螺旋槳開啟，具有快速機(jī)動(dòng)性的優(yōu)點(diǎn)。但是，兩種工作模式運(yùn)動(dòng)規(guī)律差異較大，在滑翔模式需要較大升阻比的機(jī)翼來提供足夠

2、的升力，以提高滑翔效率；而在AUV模式下原有機(jī)翼的存在則會(huì)增加阻力，影響轉(zhuǎn)向操縱性。研究可變翼混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)能夠有效解決上述問題。通過機(jī)翼變形，以適應(yīng)不同工作模式對(duì)于機(jī)翼的需求，從而使混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)在不同航行任務(wù)、不同工作模式下，航行性能均達(dá)到最優(yōu)。
　　本文基于混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)對(duì)變翼功能實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了平面二自由度連桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)翼展弦比和后掠角的變化。通過變翼系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)翼變形，提高混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)不同工作模式下

3、航行性能。本文主要研究成果為：
　　(1)根據(jù)變翼功能需求，提出了新型平面二自由度連桿機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)輸出桿件平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度，即可以改變機(jī)翼后掠角和展弦比；設(shè)計(jì)浸水艙段，將變翼系統(tǒng)與滑翔機(jī)進(jìn)行集成。
　　(2)對(duì)變翼機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。通過運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析，驗(yàn)證了變翼機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的變體功能；通過運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解分析，在給定輸出末端運(yùn)動(dòng)規(guī)律的條件下，求取了輸入電機(jī)的控制規(guī)律曲線，為變翼過程的控制提供參考；完成了變翼機(jī)

4、構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及仿真。
　　(3)基于計(jì)算流體力學(xué)方法，對(duì)混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔機(jī)變翼策略進(jìn)行研究，分析了機(jī)翼后掠角和展弦比對(duì)滑翔機(jī)不同工作模式下航行性能的影響，并為兩種典型工作模式確定了變翼方案；采用經(jīng)驗(yàn)公式和曲線擬合的方法完成了滑翔機(jī)航行性能對(duì)變翼機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)角的靈敏度分析，為變翼功能的順利實(shí)現(xiàn)提供參考。
　　(4)對(duì)變翼機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工與裝配，并完成了軟硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)行了變翼機(jī)構(gòu)單元實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其運(yùn)動(dòng)學(xué)性能和可以實(shí)現(xiàn)的變翼功能。為