小型无人机发动机悬置系统的优化设计

随着无人机技术的迅速发展,人们对振动水平和振动环境的要求也日益提高。无人机故障很多都直接归咎于飞行中的振动载荷。无人机在空中飞行时,发动机是其主要振源,因此,无人机发动机悬置系统匹配的优劣程度直接影响无人机空中飞行的振动,提高发动机悬置系统的隔振性能也是降低无人机振动、提高无人机性能的主要途径之一。 橡胶隔振器是发动机悬置系统的核心部分,现用隔振器在振动过程中产生的间隙对隔振不利,为了消除间隙,须对隔振器进行预压缩。针对确定预压缩量的问题,首先深入研究了本课题所用发动机的激励载荷及发动机隔振理论；然后研究了橡胶的有限元建模技术,利用ANSYS软件对现用发动机橡胶隔振器进行了静力学分析和瞬态动力学分析,由分析结果确定隔振器轴向预压缩量为1.5mm；最后在不同轴向预压缩量下,对无人机整机进行振动测试对比试验,试验结果表明预压缩量为1.5mm时的振动明显减小,验证了隔振器的优化效果。 发动机悬置支架是发动机悬置系统的重要组成之一,悬置支架的刚度和质量分别直接影响悬置系统的隔振效果和无人机的重量。本文首先将原支架所用钢改为轻质铝合金,并增加了辅助支撑；然后利用ANSYS对悬置支架进行了拓扑优化,获得最佳拓扑结构；最后对新支架进行模态分析和强度分析,说明优化后的支架不仅质量减小了0.84kg,而且基频也由289Hz增大到546Hz,满足支架设计的要求。 本文的优化、仿真及试验结果对小型无人机发动机隔振及轻量化设计具有一定的借鉴作用。