新型涵道风扇水空两栖无人机设计与实现

作     者：张鑫泽 肖海建 刘兴龙 邢孔睿 卢翔 ZHANG Xinze;XIAO Haijian;LIU Xinglong;XING Kongrui;LU Xiang

作者机构：中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：1-11页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(U2033209) 天津市研究生科研创新项目(2022SKYZ358) 中央高校-自然科学重点项目(3122023046) 

主　　题：跨介质无人飞行器 飞行器设计 涵道风扇 气动特性 结构振型 

摘      要：涵道风扇无人机可以实现起降与悬停,结构简单可靠且安全系数高。针对常规水空两栖无人机起降环境受限、折叠翼机构冗余与气动效率较低等问题,设计一种新型双涵道风扇水空两栖跨介质无人机。借鉴水下无人潜航器和无人驾驶飞机对机身进行优化设计,并采用倾转双涵道风扇动力系统。基于改进叶素动量理论,得出小型涵道风扇升力计算理论公式。分析力学物理场下无人机整体的结构振型,并通过流场有限元仿真验证整机的气动性能。分析结果表明:改进的小型涵道风扇升力计算公式计算结果与风洞试验结果基本一致,两者最大误差为4.5%,设计出的小型涵道风扇可提供20%的附加升力,气动效率高;通过模态分析发现该无人机机体结构较为稳定,振型合理;完成了风洞试验与新型涵道风扇水空两栖无人机在不同介质下的试飞验证,证明了无人机设计方案的可行性。