复合式共轴无人直升机飞行动力学建模与分析

admin · 发表于 2024-2-4 15:44:06

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传统直升机由于前行桨叶激波和后行桨叶失速的题目限制了飞行速度，采用复合式直升机是一种提高飞行速度的有效方法。共轴直升机靠共轴反转的两幅旋翼产生升力及平衡扭矩，不需要尾桨，因而复合式共轴直升机更具有优势。本文对复合式直升机的研究现状进行了阐述，并与传统布局直升机对比详细地分析了其特点。建立了复合式共轴直升机的飞行动力学数学模型。根据复合式共轴直升机的构型特点，计入上下旋翼，旋翼与机翼之间的相互气动干扰，建立了旋翼、机翼、螺旋桨、机身、平尾、垂尾等部件的气动计算模型。以某小型复合式共轴直升机为例，提出了线性比例关系控制过渡过程的方法，保证各操纵量平滑连续过渡。运用牛顿迭代法完成了悬停、低速前飞、高速前飞三种飞行状态下的配平计算，得到了三种飞行状态下的操纵量和状态量，分析了复合式共轴直升机的飞行原理及在整个稳定飞行速度范围内的飞行特性。利用小扰动理论，对所建的飞行动力学模型进行了线性化，获得了可用于操稳特性分析和控制系统设计的复合式共轴直升机线性化数学模型。运用该线性化数学模型，对样例机的稳定性导数、操纵导数进行了计算。最后得出了样例机对于垂向、纵向、横向、航向的操纵响应曲线。针对在研的样例机，本文提出了一个简化的基于原型机重量数据的直升机重量模型。对重量模型和气动模型进行处理，统一量纲后，建立了考虑气动和重量效率的总体设计评价函数。利用复合形优化算法，实现了对样例机的总体设计优化。

复合式共轴无人直升机飞行动力学建模与分析

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