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研究生: 張旻楓
Chang, Min-Feng
論文名稱: 對於飛行於龍王颱風中之無人載具Aerosonde Mark-III的氣動力分析
The Aerodynamic Analysis of Aerosonde Mark-III in Longwang Typhoon
指導教授: 何慶雄
Ho, C.S.
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 62
中文關鍵詞: 氣動力龍王颱風無人載具
外文關鍵詞: Aerodynamic, Analysis, Aerosonde, Longwang, Typhoon
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  • 題 目:對於飛行於龍王颱風中之無人載具Aerosonde Mark-III的氣動力分析
    研 究 生:張旻楓
    指導教授:何慶雄
    對於量測風場,傳統的方法是利用人造位星影像所增加的一組地面氣象感測器,此方法對於建構一個寬域的風場能有足夠好的呈現,不過,特別在強烈的熱帶性風暴中其所產生結果的精確性是可疑的,目前已經正在發展一種新工具用來直接調查在颱風情況下的風場,此工具是一種由有機上MEMS氣象感測器的無人飛行載具所搭載的迷你平臺。
    在本研究中主要是調察由名為Aerosonde Mark III的無人飛行載具在龍王颱風中所接收到的氣象與飛行數據,且主要在作其氣動力方面的分析,結果顯示此應用方法能夠估計阻力、升力以及側向力係數,甚至在幾個風的情況下其結果相當穩定,然而,因為資料的缺乏所以短時間間內的各係數是相當難求得的。
    一個簡易用來估算二維風速與風向的方法已經被發展,此方法需要三組風的相關量測值並由最小平方濾波法來估算,結果顯示風的方向可以由一段些微變化的的航線推導出來,根據結果因此缺乏風向感測器的情況是可以償還彌補的。

    topic:The Aerodynamic Analysis of Aerosonde Mark-III Worked in Longwang Typhoon
    student:Min-Feng Chang
    professor:Ching-Shiung Ho
    The traditional method in measuring wind field is with a set of the ground meteorological sensors added by satellite images. The method is good enough to construct a wide-area wind field. However, the resulting accuracy is questionable especially under strong tropical storms. A new tool in directly investigating wind field under typhoon has been developing. The tool is a mini platform carried by an unmanned aerial vehicle (UAV) with onboard MEMS meteorological sensors.
    This study investigates the meteorological and flight data from a UAV called Aerosonde Mark III flying through Longwang Typhoon. The main focus is on the aerodynamic analysis. The results show that the applied method is capable of estimating the drag, lift, and side force coefficients. The solutions are quite stable even under several wind conditions. However, the moment coefficients are hard to obtain due to lack of data.
    A simple method to estimate two-dimension (2D) wind speed and direction has been developed. The method requires three wind measurements with a least-square filter. The result shows that wind direction can be inferred with a slightly maneuvered flight path. As a result, the lack of wind direction sensor situation can be compensated.

    論文摘要 I Abstract III 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一章 導論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與方法 1 1.3 文獻回顧 3 1.4 論文架構 4 第二章 系統介紹與力平衡方程式建立 5 2.1 全球定位系統(Global Positioning System,GPS) 5 2.2 獨立導航系統 5 2.3 坐標系統 6 2.4 坐標系統轉換 8 2.5 力平衡方程式 9 2.6 最小平方法(Least-Squares Method) 11 2.7 擴展式卡爾曼濾波器(Extended Kalman Filter,EKF) 12 第三章 資料處理與分析流程 14 3.1 資料來源與種類 14 3.2 數據分析流程 15 3.3 資料整理 16 3.4 風速、風向估算方法之推導 18 3.5 yawratedrift 與 pitchratedrift 之估算方法 22 3.6 氣動力參數 CY 的估算方法 24 3.7 氣動力參數 CL 的估算方法 25 3.8 factor 與氣動力參數 CD 之估算 26 第四章 估算結果之分析 28 4.1 風速與風向估算之結果與分析 28 4.2 yawratedrift 與 pitchratedrift 估算之結果與分析 30 4.3 氣動力參數 CY 之估算結果與分析 35 4.4 氣動力參數 CL 之估算結果與分析 41 4.5 factor 與氣動力參數 CD 之估算結果與分析 47 第五章 結論與建議 57 5.1 結論 57 5.2 建議 59 參考文獻 60 自述 62

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-01-29公開
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