无人机飞行有效载荷计算与载荷平台研究

董一巍，钱华敏，叶倩雯，郭翔，尤延铖，王尔泰

（1.厦门大学 航空航天学院，厦门361005）

（2.厦门大学 深圳研究院，深圳518000）

（3.同济大学 航空航天与力学学院，上海200092）

0 引 言

在飞行器领域，高速无人机由于其独特的长航时、高机动性、低成本、短周期等任务特点与研发特性逐渐得到广泛关注。飞行载荷是高速无人机结构在巡航工况下主要承载的外力。在无人机结构设计与校核时需要对飞行载荷预先进行计算与分析，以确保无人机结构设计合理而不冗余。载荷计算平台是对飞行载荷进行计算与处理的计算机语言程序，是高速无人机研发过程中必须开发的软件之一。在传统载人飞机的载荷设计中，在方案设计和初步设计阶段，按照工程方法和设计经验进行载荷预计；在详细初步设计阶段，采用风洞试验对测点进行压力测量，再根据积分得到整机载荷分布；后续载荷平台编写也必须适配风洞试验得到载荷格式与插值方法。这种研发流程不适应无人机的研制要求：一方面无人机设计具有“低成本、短周期”的特点，而风洞试验“耗时长、成本高”；另一方面无人机研发新概念层出不穷，传统工程方法和设计经验不适用。随着计算流体力学原理与假设不断完善、计算机计算能力日益提高，通过计算流体力学（CFD）仿真飞行载荷的方法逐渐得到广泛关注。

在飞行载荷计算领域，FAR23通过平衡载荷确定每个部件的结构临界载荷，从而计算空气载荷、惯性载荷、净载荷和着陆载荷。……