MQ-9捕食者无人机Fluent气动和飞行稳定性分析（附视频教程）
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导读：美国欧洲司令部3月14日发表声明说，一架美国MQ-9无人机当天在黑海上空遭两架俄罗斯苏-27战斗机拦截，其中一架战斗机撞击了无人机的螺旋桨，迫使美军将这架无人机坠毁于黑海水域。撞击发生前，两架苏-27战斗机曾“屡次向美无人机倾倒燃油并飞至其前方”。飞行国际6月23日报道，在印度总理莫迪对美进行国事访问前夕，美国白宫发布声明，确认了印度将采购MQ-9B无人机。据报道，该交易涉及31架MQ-9B无人机，其总价值超过30亿美元。本文利用Fluent进行无人机气动和稳定性分析的一个简易案例应用，文中涉及到的参数仅用于演示，还需要对现有模型进行许多修正和细化才能用于工程实际。限于作者水平和软件操作习惯等因素，错误必然很多，对于文中不正确的地方，欢迎大家批评指正。
本文以上图的MQ-9无人机为例，从工程项目实际出发，假设飞行速度为30m/s，计算无人机的升力线、极曲线等气动特性数据并对其进行稳定性分析。
一、坐标系选取，转换和参数提取
在进行气动分析计算时需要首先明确机身的坐标系系统，这里涉及到两种不同坐标系，体轴系和风轴系。气动力系数在风轴系中进行定义，气动力矩系数在体轴系中进行定义。我们在SolidWorks几何建模软件中，根据几何的特征进行几何坐标系的转换，以便于后续的气动力系数处理。同时根据几何特征提取飞行器的总体外形参数。二、几何前处理和网格划分
一般结构或者总体设计工程师给到气动工程师的图纸并不能满足气动仿真的需求，需要在SCDM软件中对几何模型进行化简，化简空速管、封闭进气道等几何特征。将进气到等开口地方处理成封闭的几何。同时处理掉机身无效几何，比如小圆角，小面，多重边等特征。几何处理完毕后，就可以创建外部计算域了，最后创建组用于后续FM软件进行网格划分。
在fluentmeshing中进行几何导入、面网格尺寸指定，面网格问题诊断和质量提升。体网格的生成等操作。采用FM特有的马赛 克网格技术，划分出来的体网格，颜值高，质量好。三、求解计算和数值处理
因为是对无人机进行整机的气动和稳定性分析，因此我们不仅仅是只进行一个状态点的计算，而是需要对多个迎角进行气动计算，获得多个迎角下的气动数据。这就涉及到了批量计算的问题。在workbench平台中，利用参数化功能很容易实现相应的目的。这不仅避免了脚本文件的编写，也提高了仿真效率。在WB中创建号流程后，只需要输入一系列的迎角值，软件就可以自动更新计算，求得所有状态点。求得体轴系下的结果文件，需要对其进行数据转换，转换成常用的风轴系下的系数，这就涉及到体轴系和风轴系力矩系数转换问题。参考《飞行力学》中的内容，风轴系到体轴系的转换矩阵如下图。四、气动特性分析
根据计算的结果，通过CFD-POST分析全机的压力云图，流线，发现流动分离的区域。
根据批量计算的结果输出气动特性曲线，并根据气动数据计算整机的气动中心（焦点）位置。基于飞行器总体设计基本原理，选取飞行器的重心前限和后限位置。需要注意的是，案例模型只用于演示，因此求得的升阻比较低，只有7左右。实际上这种大展弦比的长航时无人机，升阻比达到15，乃至更高时很容易的。最后根据选取的重心位置，判断飞行器的俯仰、横向和航向静态稳定性。从而指导飞行器的设计工作。五、MQ9捕食者无人机仿真教程
由于重心位置的改变会引起气动力矩系数的改变，因此不同重心位置下的气动力系数转换时非常重要的，想要了解相关的知识，请关注我的新课程-MQ9捕食者无人机仿真教程。
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