摘要: 利用四旋翼无入机进行桥梁壁面检测是最新、最高效和最为灵活的检测方式。图像的清晰度对桥梁检测的结果至关重要，这就要求四旋翼无人机执行任务时需要很好的稳定性，四旋翼无人机的稳定性与旋翼之间的气动干扰以及外界物理条件的干扰密切相关。为了... 展开 利用四旋翼无入机进行桥梁壁面检测是最新、最高效和最为灵活的检测方式。图像的清晰度对桥梁检测的结果至关重要，这就要求四旋翼无人机执行任务时需要很好的稳定性，四旋翼无人机的稳定性与旋翼之间的气动干扰以及外界物理条件的干扰密切相关。为了保证四旋翼无人机的飞行稳定性，本文采用数值模拟的方法对悬停状态下旋翼间气动干扰以及桥梁壁面对无人机的气动特性影响进行探究，主要体现在以下三个方面: (1)建立气动仿真模型并利用试验验证仿真的有效性。 根据小型四旋翼无人机低雷诺数环境飞行的特点，建立气动仿真模型，自主搭建旋翼升力测量平台，仿真结果与实际相比，层流模型对低雷诺数下的小型四旋翼无人机气动仿真具有较好的效果，通过对比，误差为8.14％，验证了仿真模型的有效性。 (2)探究旋翼间距对四旋翼无人机气动干扰的影响。 对旋翼间距为2.2R～5.0R的四旋翼无人机气动特性进行仿真，探究旋翼间距的变化与四旋翼无人机负载特性以及升力和力矩波动状况的规律。对仿真数据进行分析，结果表明:旋翼之前的气动干扰不利于飞行器负载能力的提升以及飞行稳定性的改善，翼尖涡间的干扰是升力和力矩产生波动的主要原因，旋翼间距越小，升力及力矩波动越严重。尾迹涡的干扰主要影响升力及力矩均值大小，旋翼间距3.0R时，旋翼效率降低最为严重;旋翼间距为3.8R时，旋翼间气动干扰基本消失，是最佳的旋翼布局方式。 (3)探究壁面对四旋翼无人机气动特性的影响。 对壁面间距为1.2R～2.6R时四旋翼无人机气动特性进行计算，研究不同壁面间距工况下，旋翼升力的变化规律。结果表明:近壁面飞行时，壁面仅对靠近壁面的旋翼有气动干扰，且距离壁面越近，旋翼升力波动以及升力损失越严重。旋翼升力波动主要是由于旋翼靠近壁面过程中，壁面干扰使得旋翼下表面高压区强度降低导致的，与此同时，旋翼上表面低压区强度无变化;最佳近壁面飞行工作距离为1.6R。 收起