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本文基于已有的數(shù)據(jù)，通過仿真和實驗獲取小型多旋翼無人機振動模態(tài)基礎(chǔ)上，使用相同的方法，利用計算機輔助設(shè)計工具設(shè)計載人無人機，通過仿真和實驗數(shù)據(jù)，獲取載人無人機主要位置的振動模態(tài)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)也有對后續(xù)對無人機減振改進提供實驗數(shù)據(jù)。1 無人機振動傳播途徑振動是能量在傳遞過程中分配不均的一種表現(xiàn)。無人機振動的傳播途徑可以分為兩類：結(jié)構(gòu)傳播和空氣傳播。

2023 年 3 月 1 日? 5 分鐘閱讀 空中無人機主要有兩大類：能夠垂直起降 (VTOL) 的旋翼機和固定翼飛行器。與固定翼系統(tǒng)相比，旋翼無人機具有重要優(yōu)勢，因為它們可以懸停（保持恒定高度）并且通常更易于控制和操作。然而，多旋翼也有先天的缺點，最重要的是飛行時間和航程有限。即使是現(xiàn)代和創(chuàng)新的電動無人機也有大約 20-30 分鐘的有限飛行時間，具體取決于飛行條件。

目前無人機主要執(zhí)行的是航拍、監(jiān)測環(huán)境、農(nóng)業(yè)植保等任務載荷，且大部分無人機以多旋翼為主。多旋翼無人機是靠螺旋槳轉(zhuǎn)速的變化，來調(diào)整力和力矩的，實現(xiàn)多旋翼無人機的飛行運動控制。對多旋翼無人機的槳葉來說， 一方面，槳葉尺寸越大，越難以迅速改變其速度。也正是因為如此，無人直升機主要是靠改變槳距而不是速度來改變升力。另一方面，在大載重下，槳葉的剛性需要進一步提高。

1 四旋翼無人機的空氣動力學仿真 以往有不少采用傳統(tǒng)NS方程的流體求解器來分析無人機的空氣動力學問題，但是普遍會遇到如下問題： 計算效率不高：由于外流場的模型網(wǎng)格數(shù)量巨大，

本文以系留型四旋翼無人飛行器為研究對象，采用通用大型有限元分析軟件ABAQUS建立了對應的力學仿真模型。應用該仿真模型對該旋翼無人飛行器在旋翼升力、風載荷及降落沖擊等工況下的結(jié)構(gòu)強度和剛度響應進行了仿真分析，得到了對應的安全裕度數(shù)據(jù)，為該無人機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。系留型四旋翼飛行器系統(tǒng)是一種有４個螺旋槳且螺旋槳呈十字交叉形式的飛行器，如圖１所示。

無人機四旋翼側(cè)網(wǎng)格生成效果圖2. LBM求解器對旋翼機體的數(shù)值仿真目標：實現(xiàn)不同工況下旋翼的高保真數(shù)值模擬，以提升無人機整體的飛行效率、機動性、穩(wěn)定性和安全性。

本文針對這一難題提供了仿真方面的解決途徑，下面展示的是基于fluent重疊網(wǎng)格制作的傾轉(zhuǎn)旋翼無人機算例，內(nèi)容包含了幾何模型文件、網(wǎng)格文件和全部計算所需文件，還錄制了全程操作視頻可供學員跟著視頻逐步學習。

GQ-320型無人直升機在海上飛行 GQ-580型無人直升機在索降 據(jù)悉，這種縱列式雙旋翼無人直升機平臺，具有優(yōu)異的氣動性能，穩(wěn)定性強，抗風能力突出，可以作為空中無人運輸平臺，采用機降、索降、拋投等方式為部隊提供常規(guī)、臨機狀態(tài)下的物資補給，滿足高原哨所、邊防海島等特殊環(huán)境下的后勤運輸補給需求；也可以掛載超短波等無線寬帶通信中繼設(shè)備，為作戰(zhàn)單位提供通信中繼，實現(xiàn)山區(qū)環(huán)境或應急狀態(tài)下的遠距離多節(jié)點的通信要求

Sprangers,C.A等進行V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機機翼仿真（如圖1）分析，并通過振動試驗研究對仿真結(jié)果進行了驗證，提高了全尺寸機翼研制設(shè)計把握。諸多研究證明了復合材料機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計在傾轉(zhuǎn)旋翼機研制中具有重要的工程意義。 基于有限元方法分析了傾轉(zhuǎn)旋翼機復合材料機翼動特性，通過文獻測試結(jié)果驗證了有限元分析結(jié)果的準確性和建立的機翼模型可信度。

蘇黎世大學一個研究小組開發(fā)了一種高度靈活的四旋翼無人機，能夠避開障礙物并進行軌跡跟蹤。新設(shè)計包括添加機載視覺傳感器、飛行控制監(jiān)控系統(tǒng)和一系列其他組件，旨在提高無人機實時接收和處理飛行信息的能力。他們還添加了一個高級AI模塊NVIDIA Jetson TX2，該模塊能夠快速執(zhí)行支持無人機硬件的復雜任務，以實現(xiàn)平穩(wěn)靈活的飛行。

該軟件為用戶提供了完整的幾何清理功能，通過自研的網(wǎng)格模塊，根據(jù)無人機真實工況生成自適應網(wǎng)格，進而利用LBM求解器進行計算，實現(xiàn)了對旋翼機體的數(shù)值仿真。這款軟件易于操作，界面設(shè)計簡潔直觀，產(chǎn)品經(jīng)理也可輕松上手。

無人機課程推薦課程名稱《starccm無人機仿真全教程105講-四種仿真方法流固耦合懸停噴霧施肥吊物投彈槳葉優(yōu)化大渦模擬噪聲》主講老師技術(shù)鄰平臺知名講師：梁老師擅長：精通STAR-CCM+，擅長氣動、傳熱、燃燒、多相流、運動、固體應力等多學科耦合分析，以及在CFD結(jié)果上，通過網(wǎng)格變形直接對模型進行優(yōu)化的伴隨形狀優(yōu)化方法；在設(shè)計空間通過將固體網(wǎng)格和流體網(wǎng)格相互轉(zhuǎn)換而自動構(gòu)造最優(yōu)幾何的伴隨拓撲優(yōu)化方法

通過設(shè)置該模型類的位置、尺寸等屬性，可構(gòu)建無人機集群執(zhí)行搜索任務的戰(zhàn)場環(huán)境。(4) UAV.java：實現(xiàn)UAV對象的Agent，該類包含了單個UAV的所有邏輯，是仿真模型的核心。該類對無人機個體行為功能進行實現(xiàn)，使多架無人機的集合形成集群，產(chǎn)生區(qū)別于簡單集合的自適應行為和特性。(5) UAVSwarm.java：定義了交戰(zhàn)場景，控制仿真流程，并提供了在仿真環(huán)境中包含的可變參數(shù)的入口點。

無人機飛行仿真是驗證無人機控制策略、故障診斷和優(yōu)化航線等的主要方式，內(nèi)容涉及無人機建模、仿真物理設(shè)備、仿真軟件開發(fā)、仿真工程實現(xiàn)以及仿真置信度分析等多個方面，本文只是對飛行仿真做了一個簡單的介紹，不足之處還請廣大讀者朋友批評指正。

例如，通過聲學仿真技術(shù)，降低飛行噪音對公眾的影響，使人們在享受無人機帶來的便捷之際，也能享有寧靜舒適的休閑時光。圖片來源：網(wǎng)絡(luò) 以上僅從設(shè)計制造的角度來描述無人機開發(fā)中涉及的CAE技術(shù)，也僅描述目前做得比較成熟的領(lǐng)域，除了這五大領(lǐng)域，也有一些前沿的CAE技術(shù)探索，比如多學科聯(lián)合仿真、系統(tǒng)仿真、多場耦合等。

附帶詳細講解視頻和案例模型 復合材料因其高比強度、可設(shè)計性強等特點，在無人機輕量化結(jié)構(gòu)中應用廣泛。本文基于ANSYS軟件平臺，詳細闡述復合材料無人機結(jié)構(gòu)仿真的全流程操作，涵蓋幾何處理、材料定義、鋪層設(shè)計、載荷施加及結(jié)果驗證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過本文，用戶可系統(tǒng)掌握復合材料結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)，優(yōu)化無人機設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)安全性與可靠性。

此外，國外科研人員還在提高精確打擊能力上下苦功，推出多款無人機定制版精確制導武器，幫助艦載無人機提升打擊效率。在艦載無人機戰(zhàn)斗力生成之路上，少不了戰(zhàn)術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計。針對無人機體積小、數(shù)量多、成本低等特點，一些國家科研機構(gòu)提出無人機蜂群作戰(zhàn)理念，通過短時間、快速發(fā)射眾多無人機，令它們相互分享信息，協(xié)同執(zhí)行進攻性或防御性任務，以數(shù)量優(yōu)勢壓制對手。