【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机，具体涉及到一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法。
技术介绍
1、近年来，随着无人机应用逐渐广泛，不同类型无人机层出不穷。其中，水上无人机可以做到快速水面巡查，具备水上起降的优点。水陆两栖无人机的水面降落性能飞行性能和安全密切相关，如何测量其水面降落性能参数并获取相关数据成为影响两栖无人机设计的关键问题。
2、目前，两栖无人机水面降落性能测试主要采用吊架抛投的方法进行，其缺点在于：1.需要较长的导轨进行加速，增加了试验成本；2.抛投吊架与飞机模型之间存在摩擦，影响飞行姿态与速度；3.吊架抛投一般为平行移动，难以实现带滚转姿态的飞机水面降落。
3、因此，有必要设计一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，包括以下步骤：
3、步骤1，准备试验平台和无人机；所述试验平台包括水池、摄像装置、水压检测装置，所述水池内装有清水，所述摄像装置用于拍摄所述无人机降落在所述水池时的姿态图像，所述水压检测装置用于检测所述无人机降落时所述水池中的水压变化，所述无人机为固定翼两栖无人机；
4、步骤2，进行无人机水面降落试验；开启所述摄像装置和所述水压检测装置，操纵所述无人机以预定姿态朝所述水池
5、步骤3，对无人机水面降落试验进行有限元模拟分析，得出无人机底部的“压强-时间”模拟变化曲线、无人机的“俯仰角-时间”模拟变化曲线、“水池水压-时间”模拟变化曲线；
6、步骤4，对比并分析试验得到的“水池水压-时间”变化曲线和有限元模拟得到的“水池水压-时间”模拟变化曲线，调整有限元模拟的参数，使得有限元模拟结果与试验结果吻合；
7、步骤5，基于吻合的试验结果和有限元模拟结果，得到无人机在初始攻角、降落速度、俯仰角的多因素耦合作用下，无人机水面降落时的压强、俯仰角的核心参数变化规律以及降落时的姿态图像变化规律。
8、进一步的，所述摄像装置包括第一高速摄像机、第二高速摄像机、第三高速摄像机，所述第一高速摄像机用于从侧面拍摄所述无人机的姿态图像，所述第二高速摄像机用于从正面拍摄所述无人机在水面以上的姿态图像，所述第三高速摄像机用于从正面拍摄所述无人机在水面以下的姿态图像。
9、进一步的，所述第一高速摄像机、第二高速摄像机、第三高速摄像机的底部均设置有三角固定架，并通过所述三角固定架设置在所述水池的外侧。
10、进一步的，所述水池为透明的亚克力材料水池。
11、进一步的，所述水压检测装置包括若干压力传感器，若干所述压力传感器分布在所述水池的水面边界处。
12、进一步的，在所述步骤3中，具体包括以下步骤：
13、步骤3.1，绘制所述试验平台和所述无人机的三维模型，运用hypermesh软件划分三维模型中无人机、空气域、水域的网格，导出为k文件；
14、步骤3.2，将k文件导入ls-prepost软件进行前处理；通过添加基于ale方法的流固耦合关键字以测量无人机底部的压强变化，设置有限元模拟的参数，导出更新后的k文件；
15、步骤3.3，将更新后的k文件提交ls-dyna求解器进行计算以生成d3plot文件，将d3plot文件导入ls-prepost软件进行后处理，得出无人机底部的“压强-时间”模拟变化曲线、无人机的“俯仰角-时间”模拟变化曲线、“水池水压-时间”模拟变化曲线。
16、进一步的，在所述步骤3.2中，所述通过添加基于ale方法的流固耦合关键字以测量无人机底部的压强变化，具体包括：
17、在ale方法中，在拉格朗日和欧拉坐标之外，引入了独立参考坐标系，在独立参考坐标系下的材料微分方程为：
18、 ；
19、式中：表示拉格朗日坐标系材料坐标，表示欧拉坐标系物质坐标，表示物质和参考坐标系之间的速度差，表示时间；
20、从材料对时间的导数和几何构型对时间的导数之间的关系，推导得出 ale 控制方程，由下面各平衡方程共同表述：
21、质量守恒方程：
22、；
23、动量守恒方程：
24、 ；
25、能量守恒方程：
26、 ；
27、式中：为物质压力，为流体密度，为流体速度，为应力梯度，为单位质量上的物理量，为拉格朗日坐标系空间坐标，为物质点的速度梯度，为能量，为空间和参考坐标系之间的速度差；
28、表示应力张量,其表达式为：
29、；
30、式中：为比应力，为流体动态粘度系数，为空间点的速度梯度。
31、由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术的固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法包括以下有益效果：
32、1.本专利技术的无人机水面降落姿态多样化；通过手柄远程控制固定翼两栖无人机在水面降落时的姿态，可以观测有计划和无计划水面降落时的降落性能，解决了传统平抛法带来的无滚转姿态的缺点；
33、2.本专利技术可观察无人机在水面降落时的全方位姿态，以更准确的进行水面降落性能分析，采用透明的降落水池，以便拍摄水面下的图像；
34、3.本专利技术降低了试验成本；通过有限元方法模拟两栖飞机在水面的迫降性能，可减少试验投入，降低研究成本；
35、4．本专利技术结合了试验结果和有限元模拟结果，来对无人机水面降落性能进行分析，使得获取的无人机水面降落性能参数更为精确。
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1.一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，所述摄像装置包括第一高速摄像机、第二高速摄像机、第三高速摄像机，所述第一高速摄像机用于从侧面拍摄所述无人机的姿态图像，所述第二高速摄像机用于从正面拍摄所述无人机在水面以上的姿态图像，所述第三高速摄像机用于从正面拍摄所述无人机在水面以下的姿态图像。
3.根据权利要求2所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，所述第一高速摄像机、第二高速摄像机、第三高速摄像机的底部均设置有三角固定架，并通过所述三角固定架设置在所述水池的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，所述水池为透明的亚克力材料水池。
5.根据权利要求1所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，所述水压检测装置包括若干压力传感器，若干所述压力传感器分布在所述水池的水面边界处。
6.根据权利要求1所述的一种固定翼两栖无人
7.根据权利要求6所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，在所述步骤3.2中，所述通过添加基于ALE方法的流固耦合关键字以测量无人机底部的压强变化，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，所述摄像装置包括第一高速摄像机、第二高速摄像机、第三高速摄像机，所述第一高速摄像机用于从侧面拍摄所述无人机的姿态图像，所述第二高速摄像机用于从正面拍摄所述无人机在水面以上的姿态图像，所述第三高速摄像机用于从正面拍摄所述无人机在水面以下的姿态图像。
3.根据权利要求2所述的一种固定翼两栖无人机水面降落性能试验分析方法，其特征在于，所述第一高速摄像机、第二高速摄像机、第三高速摄像机的底部均设置有三角固定架，并通过所述三角固定架设置在所述水池的外侧。...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡威，肖万圣，黄晶，韩晓璊，肖志勇，周鹏，
申请(专利权)人：江西飞行学院，
类型：发明
国别省市：
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