UCLA科研课题：无人机机翼设计和优化

UCLA科研课题

无人机机翼设计和优化

课题简介

航空航天（Aerospace and aeronautics）技术是20世纪以来发展最迅速的技术领域之一。飞行器的结构设计作为航天航空技术的重要组成部分一直以来都是科研界关注的焦点，飞行器更是国家科学技术进步的标志和综合国力的体现。同时，飞行器的结构设计涉及多个交叉学科，涉及多种机械设计方法，也是一个飞行器可以成功建造的基本。

飞行器结构设计一般包括三大部分。第一部分从设计全局出发，介绍飞行器结构设计的基本概念，结构的组成与分类、结构设计技术要求和载荷分析等内容。第二部分介绍飞行器结构各主要组成部分的传力分析、结构与机构设计及典型结构。第三部分介绍飞行器的结构动态设计、复合材料结构设计、结构的优化设计与可靠性设计、结构数字化设计。本项目这里只设计第一部分，从力学结构的角度，设计和优化无人机的机翼。

现代社会和战争环境中，无人机正扮演着越来越重要的角色。机翼的设计一直是无人机机构的核心。对于要求长航时的无人机来说，如何在保证结构质量的情况下降低结构的重量，一直是工程师们追求的目标。机翼的设计囊括了基本的空气动力学、结构力学以及材料力学；有限元的分析方法和计算机辅助设计也是现代飞机设计不可或缺的。

该课题中，我们将基于机翼的基本气动要求和结构要求，设计、优化一组合格的无人机机翼。

科研方法

计算机仿真模拟

计算机仿真模拟是一种运用计算机软件建立抽象模型、模拟真实条件并进行分析的技术。与传统的实验相比，计算机模拟技术通过数学建模，解放了普通实验对于器材的苛刻要求，具有可多次进行、反复试错的优点。同时，由于计算机模拟技术黑箱化了复杂的理论推导与数据计算，能够以直观的方式呈现研究的成果，对于初次涉猎科学研究的高中生而言，也更为简单易学、容易上手。

例如：在设计外太空的卫星轨道时，受制于客观条件，科研工作者无法在地球上重现外太空的环境，因此，只能借助计算机强大的运算能力，对外太空的情

况和卫星的轨道进行模拟、反复实验，并基于模拟实验的结果，完成科学的轨道设计。

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课题要求

英文：

具备基本的学术英语阅读能力；
接触过英文写作，有论文写作经验者更佳；

数学：

立体几何基础；
函数和方程的基本概念；
极限和导数概念；
多元函数、微分和函数极值；
线性代数，矩阵的基本运算。

物理：

弹性力学基础；
力臂与力矩概念；
力学平衡条件；

计算机（不作为强制要求）：

3D作图的基本概念。