某螺旋桨长航时无人机气动力改进设计与分析

刘城斌，李杰，李鑫，周丽琼

(西北工业大学航空学院，陕西西安 710072)

引言

螺旋桨无人机由于具有推重比大、油耗低、噪声小和稳定性好等突出优点而被广泛用于执行中高空情报侦察和长时间的监视任务，如美国的捕食者无人机和以色列的苍鹭-B无人机等［1］。这类无人机为了长时间巡航需要保持较低的燃料消耗率，因此巡航设计点的速度一般较低，雷诺数基本处于百万数量级。由于巡航时飞行速度低、空气密度小，使其对机翼的气动性能有较高要求。在低雷诺数条件下实现高升力、高续航因子的机翼气动力设计是螺旋桨长航时无人机开发研制的关键技术。

本文针对螺旋桨长航时无人机的设计使用要求，进行了机翼气动力改进设计和研究。

1 无人机两段机翼设计思想

1.1 续航性能评价准则

螺旋桨无人机的续航时间可以用布雷盖公式(Breguet Equation)［2］来计算:

式中，T为续航时间;η为螺旋桨效率;c为单位耗油率;σ为巡航高度大气密度和海平面大气密度之比;S为机翼面积;Wi和Wf分别为待机巡逻开始和结束时的飞机重量。该式假定 η，c，CL，CD，σ 和 S为常数，可以看出，螺旋桨无人机的待机续航时间与续航因子/CD相关，而不是升阻比CL/CD。螺旋桨无人机若在最大续航因子(/CD)max所对应的速度和升力系数下飞行，将能达到最大续航时间［3］。

为了增大螺旋桨无人机在待机状态的最大续航时间和有效载荷，在对无人机机翼进行气动力改进设计时，主要目标便是有效提高无人机巡航升力系数和续航因子。……