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无人倾转旋翼机飞行力学建模与姿态控制技术研究

作　者: 沙虹伟
导　师: 王华明
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 无人倾转旋翼机飞行力学飞行控制姿态控制特征结构配置
分类号: V275.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 16次
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内容摘要

倾转旋翼机兼具直升机和飞机的优点,它既能垂直起降和空中悬停,又能快速前飞,在军用和民用两方面都具有良好的应用前景。本文通过对倾转旋翼机飞行特性进行分析,建立了倾转旋翼机的全量运动方程,推导了旋翼、机翼、机体、操纵面等部件的气动力表达式;在MATLAB/ Simulink仿真环境中构建了倾转旋翼机的飞行仿真模型,以XV-15倾转旋翼机为算例,采用Simulink工具箱中的trim、linmod等函数对其进行配平和稳定根计算,通过与参考文献上的计算结果进行对比分析,验证了本文所建立的倾转旋翼机飞行仿真模型和所采用的计算方法的正确性。在此基础上,对自行设计的一架无人倾转旋翼原理样机进行了配平计算和稳定性分析,采用特征结构配置法,结合运用反馈控制器内/外回路结构,分别设计了飞机模式、过渡模式和直升机模式下的姿态控制器,最后给出了该无人倾转旋翼原理样机姿态控制系统的实现方案。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-19
  1.1 研究的目的与意义  13-14
  1.2 倾转旋翼机的发展概述  14-16
  1.3 飞行控制技术研究现状  16-18
  1.4 本文研究工作  18-19
第二章倾转旋翼机飞行力学模型  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 机体运动方程  19-21
  2.3 倾转旋翼机各部件的气动力模型  21-31
    2.3.1 旋翼空气动力模型  21-25
    2.3.2 机翼气动力模型  25-28
    2.3.3 平尾气动力模型  28-29
    2.3.4 垂尾气动力模型  29-30
    2.3.5 机身气动力模型  30-31
    2.3.6 气动力和力矩在体轴系下的合成  31
  2.4 本章小结  31-32
第三章倾转旋翼机配平计算  32-37
  3.1 引言  32
  3.2 倾转旋翼机定常飞行配平计算方法  32-33
  3.3 倾转旋翼机仿真模型的建立  33-34
  3.4 XV-15 倾转旋翼机样机配平计算  34-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章无人倾转旋翼原理样机操稳特性分析  37-51
  4.1 引言  37
  4.2 无人倾转旋翼原理样机  37-39
  4.3 无人倾转旋翼原理样机配平计算与稳定性分析  39-43
  4.4 无人倾转旋翼原理样机操纵响应分析  43-48
  4.5 飞行模式转换路径选择  48-50
  4.6 本章小结  50-51
第五章无人倾转旋翼原理样机姿态控制设计  51-72
  5.1 引言  51
  5.2 特征结构配置理论  51-53
  5.3 反馈控制器内/外回路结构  53-55
  5.4 无人倾转旋翼机飞行姿态控制设计  55-71
    5.4.1 线性模型量纲转换  55-56
    5.4.2 直升机模式悬停状态姿态控制系统设计  56-62
    5.4.3 过渡模式短舱倾角85°时姿态控制系统设计  62-66
    5.4.4 过渡模式短舱倾角55°时姿态控制系统设计  66-68
    5.4.5 飞机模式姿态控制系统设计  68-70
    5.4.6 姿态控制设计小结  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章无人倾转旋翼机全包线姿态控制器实现的探讨  72-75
  6.1 引言  72
  6.2 无人倾转旋翼机全包线姿态控制设计的策略  72-73
  6.3 控制器切换技术及全飞行包线姿态控制系统的实现  73-74
  6.4 本章小结  74-75
第七章总结  75-77
  7.1 本文研究工作内容  75
  7.2 本文的主要贡献  75
  7.3 工作总结及展望  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
在学期间的研究成果及发表的学术论文  81-82
附录 I 无人倾转旋翼机总体参数  82-83
附录 II XV-15 基本参数  83-84

无人倾转旋翼机飞行力学建模与姿态控制技术研究

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