UCLA科研課題

無人機機翼設計和優化

課題簡介

航空航天（Aerospace and aeronautics）技術是20世紀以來發展最迅速的技術領域之一。飛行器的結構設計作為航天航空技術的重要組成部分一直以來都是科研界關注的焦點，飛行器更是國家科學技術進步的標志和綜合國力的體現。同時，飛行器的結構設計涉及多個交叉學科，涉及多種機械設計方法，也是一個飛行器可以成功建造的基本。

飛行器結構設計一般包括三大部分。第一部分從設計全局出發，介紹飛行器結構設計的基本概念，結構的組成與分類、結構設計技術要求和載荷分析等內容。第二部分介紹飛行器結構各主要組成部分的傳力分析、結構與機構設計及典型結構。第三部分介紹飛行器的結構動態設計、復合材料結構設計、結構的優化設計與可靠性設計、結構數字化設計。本項目這里只設計第一部分，從力學結構的角度，設計和優化無人機的機翼。

現代社會和戰爭環境中，無人機正扮演著越來越重要的角色。機翼的設計一直是無人機機構的核心。對于要求長航時的無人機來說，如何在保證結構質量的情況下降低結構的重量，一直是工程師們追求的目標。機翼的設計囊括了基本的空氣動力學、結構力學以及材料力學；有限元的分析方法和計算機輔助設計也是現代飛機設計不可或缺的。

該課題中，我們將基于機翼的基本氣動要求和結構要求，設計、優化一組合格的無人機機翼。

科研方法

計算機仿真模擬

計算機仿真模擬是一種運用計算機軟件建立抽象模型、模擬真實條件并進行分析的技術。與傳統的實驗相比，計算機模擬技術通過數學建模，解放了普通實驗對于器材的苛刻要求，具有可多次進行、反復試錯的優點。同時，由于計算機模擬技術黑箱化了復雜的理論推導與數據計算，能夠以直觀的方式呈現研究的成果，對于初次涉獵科學研究的高中生而言，也更為簡單易學、容易上手。

例如：在設計外太空的衛星軌道時，受制于客觀條件，科研工作者無法在地球上重現外太空的環境，因此，只能借助計算機強大的運算能力，對外太空的情

況和衛星的軌道進行模擬、反復實驗，并基于模擬實驗的結果，完成科學的軌道設計。

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課題要求

英文：

具備基本的學術英語閱讀能力；
接觸過英文寫作，有論文寫作經驗者更佳；

數學：

立體幾何基礎；
函數和方程的基本概念；
極限和導數概念；
多元函數、微分和函數極值；
線性代數，矩陣的基本運算。

物理：

彈性力學基礎；
力臂與力矩概念；
力學平衡條件；

計算機（不作為強制要求）：

3D作圖的基本概念。