可變翼混合驅動水下滑翔機變翼系統(tǒng)設計與航行性能研究.pdf

1、混合驅動水下滑翔機作為傳感器搭載平臺，在海洋監(jiān)測領域發(fā)揮重要的作用。監(jiān)測任務的多樣化，對混合驅動水下滑翔機的航行性能提出了較高要求。航行經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和機動性作為水下滑翔機重要的航行性能，在不同任務工況下，性能的重要程度會發(fā)生變化。例如在長時序定?；柽^程中，航行經(jīng)濟性和穩(wěn)定性是關鍵性能；當滑翔機遇到障礙物，需要做轉彎運動時，機動性成為了短時間內關鍵性能。當前混合驅動水下滑翔機，采用的多是固定機翼，在一個航行階段，上述三種性能不能兼得，

2、自適應能力較弱。為了提高滑翔機自適應能力，本文提出了具有三種變體功能的可變翼混合驅動水下滑翔機，通過改變機翼展弦比、后掠角和翻轉角，提高在不同工況下的航行性能。論文取得了以下研究成果。
　　開發(fā)了可變翼混合驅動水下滑翔機變翼系統(tǒng)，設計獨立變翼艙段，與PetrelⅡ進行有效集成。設計變翼機構，實現(xiàn)對分體機翼的驅動控制。將平面五桿機構與平面雙平行四邊形機構進行綜合，實現(xiàn)輸出桿件二自由度的平移運動。對驅動電機進行耐壓和密封設計，對變翼系

3、統(tǒng)主要零部件進行詳細設計。
　　完成了傳動系統(tǒng)運動學和動力學分析及仿真。利用旋轉矢量法，建立傳動系統(tǒng)的運動學正解方程。通過仿真，得到了輸出構件的工作空間，驅動電機與可變機翼變體之間的定量關系。機翼展弦比變化范圍為6~8，后掠角變化范圍為0°~60°，機翼翻轉角變化范圍為0°~30°。通過求解運動學反解方程，推導出驅動電機的輸入特性，在已知輸出特性的情況下，對驅動電機的輸入進行仿真?；诙囿w系統(tǒng)動力學基本理論，對傳動系統(tǒng)進行多體動力

4、學建模。通過動力學仿真，得到驅動電機所需提供的力矩，為驅動電機的選型提供依據(jù)。
　　基于多體系統(tǒng)動力學理論，將可變翼混合驅動水下滑翔機看成由六個體組成的多體系統(tǒng)，構建了多體系統(tǒng)的運動學和動力學模型。對滑翔機所受力：重力、浮力、螺旋漿推力、慣性流體動力和粘性流體動力，以及相應力矩進行詳細分析。
　　分析了航行性能評價指標，利用變步長的四階Runge-kutta方法對滑翔機進行空間運動仿真，并開展了實驗研究。針對定?；柽\動、空