無(wú)人機(jī)飛行有效載荷計(jì)算與載荷平臺(tái)研究

董一巍，錢(qián)華敏，葉倩雯，郭翔，尤延鋮，王爾泰

（1.廈門(mén)大學(xué) 航空航天學(xué)院，廈門(mén)361005）

（2.廈門(mén)大學(xué) 深圳研究院，深圳518000）

（3.同濟(jì)大學(xué) 航空航天與力學(xué)學(xué)院，上海200092）

0 引 言

在飛行器領(lǐng)域，高速無(wú)人機(jī)由于其獨(dú)特的長(zhǎng)航時(shí)、高機(jī)動(dòng)性、低成本、短周期等任務(wù)特點(diǎn)與研發(fā)特性逐漸得到廣泛關(guān)注。飛行載荷是高速無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)在巡航工況下主要承載的外力。在無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核時(shí)需要對(duì)飛行載荷預(yù)先進(jìn)行計(jì)算與分析，以確保無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理而不冗余。載荷計(jì)算平臺(tái)是對(duì)飛行載荷進(jìn)行計(jì)算與處理的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序，是高速無(wú)人機(jī)研發(fā)過(guò)程中必須開(kāi)發(fā)的軟件之一。在傳統(tǒng)載人飛機(jī)的載荷設(shè)計(jì)中，在方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段，按照工程方法和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行載荷預(yù)計(jì)；在詳細(xì)初步設(shè)計(jì)階段，采用風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行壓力測(cè)量，再根據(jù)積分得到整機(jī)載荷分布；后續(xù)載荷平臺(tái)編寫(xiě)也必須適配風(fēng)洞試驗(yàn)得到載荷格式與插值方法。這種研發(fā)流程不適應(yīng)無(wú)人機(jī)的研制要求：一方面無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)具有“低成本、短周期”的特點(diǎn)，而風(fēng)洞試驗(yàn)“耗時(shí)長(zhǎng)、成本高”；另一方面無(wú)人機(jī)研發(fā)新概念層出不窮，傳統(tǒng)工程方法和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不適用。隨著計(jì)算流體力學(xué)原理與假設(shè)不斷完善、計(jì)算機(jī)計(jì)算能力日益提高，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）仿真飛行載荷的方法逐漸得到廣泛關(guān)注。

在飛行載荷計(jì)算領(lǐng)域，F(xiàn)AR23通過(guò)平衡載荷確定每個(gè)部件的結(jié)構(gòu)臨界載荷，從而計(jì)算空氣載荷、慣性載荷、凈載荷和著陸載荷。……