【摘要】：傳統(tǒng)自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性能好、操縱簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì),近年來(lái)受到了航空界的關(guān)注,也因此被廣泛地應(yīng)用在了軍、民用領(lǐng)域。但是由于自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力上的特點(diǎn),其機(jī)動(dòng)性較差、巡航速度低,使之應(yīng)用受到了極大限制。因此本文在研究了傳統(tǒng)自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)和矢量推力技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種單旋翼雙矢量推進(jìn)自轉(zhuǎn)旋翼機(jī),并分別從對(duì)該機(jī)型的數(shù)學(xué)模型、飛行控制以及飛行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等方面開展了詳細(xì)研究。首先,基于合理的假設(shè)條件,通過設(shè)計(jì)與分析了該機(jī)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在分析機(jī)體所受力與力矩平衡關(guān)系的基礎(chǔ)上,分別對(duì)機(jī)體的自轉(zhuǎn)旋翼、矢量推力、機(jī)身等部分進(jìn)行建模,并建立了該型自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的非線性簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型,利用吹風(fēng)試驗(yàn)數(shù)據(jù),采取數(shù)據(jù)擬合方法推導(dǎo)出了主旋翼、機(jī)身等的相關(guān)擬合曲線。分別在所建立的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了縱橫向靜穩(wěn)定性分析和縱橫向操縱響應(yīng)特性分析。其次,對(duì)該型自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的操縱特性進(jìn)行分析,并設(shè)計(jì)了其控制策略。以原理樣機(jī)實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ),利用經(jīng)典控制理論對(duì)該機(jī)型的姿態(tài)控制回路、航向角控制回路、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路以及旋翼轉(zhuǎn)速控制回路分別進(jìn)行設(shè)計(jì),并以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了飛行速度控制外回路和高度控制外回路,通過仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制律的有效性與正確性。最后,從該原理樣機(jī)實(shí)現(xiàn)的角度,將整個(gè)原理樣機(jī)系統(tǒng)分為機(jī)載飛行控制系統(tǒng)和地面測(cè)控系統(tǒng)兩個(gè)部分,并分別描述了其兩個(gè)組成部分的硬件結(jié)構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行了針對(duì)該機(jī)型飛控系統(tǒng)的特性分析全數(shù)字仿真試驗(yàn)與全飛行半物理仿真試驗(yàn),仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)原理樣機(jī)的短距離起飛、快速巡航、快速爬坡等特性,以及所設(shè)計(jì)控制策略的有效性和正確性。
【圖文】：

圖 1.1 C-3 與 C-4 型自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)1934 年前，所有由 Cierva 設(shè)計(jì)并制造的自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)槳盤均采用固定機(jī)身結(jié)構(gòu)，即其自旋盤平面相對(duì)于機(jī)身姿態(tài)角平面基本為固定角度，不可改變。為完成機(jī)體橫縱向運(yùn)動(dòng)，使得旋翼機(jī)能在空中完成成熟的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)體的姿態(tài)操控，在自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)上加入他操縱機(jī)構(gòu)，這使得當(dāng)時(shí)的機(jī)體十分笨重。為解決機(jī)身過重的問題，Cierva 在 1934 年完成-30 型自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，該機(jī)型成為了第一款可直接操控旋翼槳盤的自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，因?yàn)橹苯硬倏丶夹g(shù)的使用，，這使得該機(jī)型完成了跳躍式起飛，并可以由飛行員直接完成對(duì)機(jī)體的俯仰和運(yùn)動(dòng)操縱，也解決了機(jī)型過重的問題。

圖 1.1 C-3 與 C-4 型自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)有由 Cierva 設(shè)計(jì)并制造的自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)槳盤均采用固定機(jī)身姿態(tài)角平面基本為固定角度，不可改變。為完成機(jī)體完成成熟的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)體的姿態(tài)操控，在自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)使得當(dāng)時(shí)的機(jī)體十分笨重。為解決機(jī)身過重的問題，Cie，該機(jī)型成為了第一款可直接操控旋翼槳盤的自轉(zhuǎn)旋翼使得該機(jī)型完成了跳躍式起飛，并可以由飛行員直接完決了機(jī)型過重的問題。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V275.1;V249.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王寅;王道波;;在線滾動(dòng)優(yōu)化下的無(wú)人自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)自動(dòng)起飛控制[J];控制理論與應(yīng)用;2015年11期

2 郭劍東;宋彥國(guó);;小型無(wú)人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)氣動(dòng)與操縱特性試驗(yàn)研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

3 許東松;張兵;馬莉;;自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在我國(guó)的發(fā)展前景[J];中國(guó)民用航空;2015年01期

4 王俊超;李建波;韓東;;自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行性能理論建模技術(shù)[J];航空學(xué)報(bào);2014年12期

5 李世秋;;無(wú)人自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)現(xiàn)狀及在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J];飛航導(dǎo)彈;2014年01期

6 王俊超;李建波;;機(jī)翼對(duì)自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)縱向穩(wěn)定性的影響[J];航空學(xué)報(bào);2014年01期

7 郝春杰;王道波;陳淼;張?jiān)?;無(wú)人駕駛自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)高度控制[J];航空兵器;2011年01期

8 浦黃忠;甄子洋;黃國(guó)勇;王道波;;變推力軸線無(wú)人機(jī)的混合姿態(tài)控制[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年05期

9 黃國(guó)勇;甄子洋;王道波;;變推力軸線無(wú)人機(jī)的建模與機(jī)敏性分析[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

10 周其兵;李波;彭軍;;基于Matlab的直升機(jī)飛行控制律設(shè)計(jì)與仿真[J];直升機(jī)技術(shù);2009年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 黃國(guó)勇;變推力軸線無(wú)人機(jī)飛行控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

2 朱清華;自轉(zhuǎn)旋翼飛行器總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 陳潔;無(wú)人駕駛旋翼機(jī)飛行控制與仿真技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

2 郝春杰;無(wú)人駕駛自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

3 鄭蘇;ZX1型自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)適航性研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 沙虹偉;無(wú)人傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行力學(xué)建模與姿態(tài)控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

5 仲筱艷;基于DSP的飛控計(jì)算機(jī)的研究設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2700432