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研究生：	黃竣信 Huang, Chun-Hsin
論文名稱：	傾轉機翼式無人飛機由懸停過渡至定翼之飛行力學研究 Flight Mechanics on the Transition from Hovering to Fixed-wing Mode of a Tilt-wing UAV
指導教授：	賴維祥 Lai, Wei-Hsiang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 航空太空工程學系碩士在職專班 Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	65
中文關鍵詞：	傾轉機翼、垂直起降、有限元素
外文關鍵詞：	Tilt-wing, FEM, VTOL, ANSYS
相關次數：	點閱：88 下載：18
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本論文為研究傾轉機翼空氣動力與翼面穩定性能控制之無人飛機；不同於直升機以複雜之旋翼機構控制旋翼方式達到穩定，本論文以翼面控制達到垂直起降階段之縱軸（Roll）、立軸（Yaw）以及俯仰（Pitch）之三軸穩定；飛機設計階段以ANSYS軟體輔助進行有限元素分析，達到滿足空氣動力要求之合理設計，並以空氣動力數學模型及有限元素分析兩種方式進行傾轉階段升力、阻力與飛行軌跡模擬，達到穩定控制之飛行器分析與設計。

The purpose of this research is discussing the UAV with tilt-wing aircraft and controllable airfoil steady ability. Different to the helicopter with complex rotor control system, this research steady the roll, yaw and pitch of VTOL by controllable airfoil. In order to fit the aero dynamic design, we doing finite element analysis with ANSYS software to design this aircraft. And calculate the lift, drag and fly-path model by two method- the aerodynamic math modeling and ANSYS simulation.

論文摘要
英文摘要
致謝
目錄
表目錄
圖目錄
第一章緒論…………………………………………………………………………1
　1.1前言…………………………………………………………………………1
　1.2研究背景與文獻回顧…………………………………………………………2
第二章 翼面控制垂直起降階段穩定之研究………………………………………4
　2.1垂直起降概述…………………………………………………………………4
　2.2控制翼面達到穩定性能實例研究……………………………………………4
　2.3翼面控制垂直起降優點與實機概念說明……………………………………5
第三章　有限元素法與ANSYS電腦輔助工程分析………………………………7
　3.1有限元素法Finite Element Analysis,FEM………………………………7
　3.2有限元素法元素（Element）、節點（Node）與處裡步驟…………………8
　3.3 ANSYS電腦輔助工程分析Computer Aid Analysis, CAE…………………10
第四章　有限元素分析外型設計…………………………………………………14
　4.1 ANSYS分析流程……………………………………………………………14
　4.2傾轉機翼無人飛機構型定義………………………………………………16
　　4.2.1飛行高度………………………………………………………………16
　　4.2.2巡航速度………………………………………………………………16
　4.3主翼選擇與空氣動力性能分析……………………………………………16
　　4.3.1主翼選擇………………………………………………………………18
　　4.3.2失速攻角………………………………………………………………18
　　4.3.3翼長與弦長……………………………………………………………21
　　4.3.4安裝角…………………………………………………………………22
　　4.3.5升力與阻力……………………………………………………………25
　　4.3.6以ANSYS與JavaFoil模擬升阻力比較…………………………27
　4.4機身設計………………………………………………………………28
　4.5垂直尾舵…………………………………………………………………31
第五章 全機控制力分析…………………………………………………………32
　5.1全機外型設計………………………………………………………………32
　5.2飛行姿態……………………………………………………………………32
　5.3公式推導……………………………………………………………………34
　5.4數據計算……………………………………………………………………36
第6章 垂直停懸及定翼飛行升阻力與飛行軌跡分析………………………38
　6.1垂直停懸傾轉至定翼飛行模式公式推導與升阻力分析…………………38
　　6.1.1傾轉角0°階段公式推導與升阻力分析………………………………39
　　6.1.2傾轉角1°階段公式推導與升阻力分析………………………………40
　　6.1.3傾轉角2°公式推導與升阻力分析……………………………………42
　　6.1.4傾轉角3°~88°公式推導與升阻力分析………………………………43
　6.2由定翼飛行過渡至垂直停懸模式公式推導與升阻力分析…………44
　　6.2.1傾轉角88°公式推導與升阻力分析……………………………………44
　　6.2.2傾轉角87°公式推導與升阻力分析……………………………………45
　　6.2.3傾轉角86°~0°公式推導與升阻力分析………………………………45
　6.3公式推導之傾轉機翼飛機升阻力與飛行軌跡……………………………46
　　6.3.1 由垂直過渡至定翼升阻力與飛行軌跡………………………………48
　　6.3.2 由定翼過渡垂直至升阻力與飛行軌跡………………………………54
　6.4以ANSYS模擬傾轉機翼飛機飛行軌跡……………………………57
　　6.4.1由垂直停懸過渡至定翼飛行階段模擬………………………………57
　　6.4.2由定翼飛行傾轉至垂直停懸階段模擬………………………………60
第七章　結論與未來展望…………………………………………………………62
參考文獻…………………………………………………………………………63
附錄…………………………………………………………………………………65
                                    

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校內：立即公開
校外：2009-02-12公開

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