苏扬 徐爽

【摘  要】垂直起降固定翼无人机是当下无人机发展的趋势之一。倾转机翼无人机作为其重要的一个分支，在国内外均有一定程度的发展。论文参考NASA倾转机翼无人机GL-10的构型，建立了理论计算结合XFLR5气动估算软件分析的设计方法，并对倾转机翼无人机进行设计和分析，证明了该设计方法的可行性。

【Abstract】Vertical take-off and landing fixed-wing UAV is one of the current development trends of unmanned aerial vehicles （UAVs）. As an important branch of UAVs， tilt wing UAVs have been developed to a certain extent at home and abroad. In this paper， referring to the configuration of NASA tilt wing UAV GL-10， a design method combining theoretical calculation and XFLR5 aerodynamic estimation software analysis was established， and the design and analysis of the tilt wing UAV proved the feasibility of the design method.

【关键词】倾转机翼;理论计算;气动估算;XFLR5

【Keywords】tilt wing; theoretical calculation; aerodynamic estimation; XFLR5

【中图分类号】V279                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）03-0177-02

1 引言

垂直起降固定翼无人机是一种新型的无人机，既具有类似多旋翼的垂直起降能力，又具有固定翼的高速巡航能力，在航拍航测、电力巡线、森林灭火等领域均有广泛应用。倾转机翼无人机是一种特殊的垂直起降固定翼无人机，其能够同时倾转机翼和安装在机翼上的动力装置。2014年，NASA研制了一款新型电动倾转机翼无人机GL-10，完成了首飞试验并进行了不断的测试改进，研究人员称其效率能够达到普通直升机的4倍。本文以GL-10的构型为基础，设计一款采用分布式推进方式倾转机翼无人机。

2 无人机气动设计

2.1 机翼设计

①翼载荷。一般来说，要求机动性好、起飞着陆速度小的飞机，采用小的翼载荷，本项目计划设计的无人机为一款低速无人机重量W=7kg，巡航飞行速度为V=16.5m/s，因此翼载荷应选取小值。经统计重量在10kg以内、巡航速度小于20m/s的多款小型无人机的设计参数，取其翼载荷为11kg/m2。

③翼展。翼展为机翼的总长度，考虑机翼拆装及转场装箱方便，初定无人机翼展为L=2.2m。

⑥机翼根梢比。机翼根梢比为翼根弦长和翼梢弦长的比值，一个合适的根梢比能够有效地提高机翼的重量效率[1]，本文选择根梢比为1.3的梯形机翼。……