傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器是一種大載荷垂直起降兼高速前飛的新構(gòu)型飛行器。針對(duì)傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的特點(diǎn),本文建立傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的飛行動(dòng)力學(xué)模型,提出一套適用的操縱策略,解決了操縱冗余問題。首先采用葉素理論建立旋翼氣動(dòng)力模型,根據(jù)機(jī)翼滑流區(qū)和自由區(qū)理論建立機(jī)翼氣動(dòng)力模型,利用CFD計(jì)算出的機(jī)身和垂直安定面氣動(dòng)數(shù)據(jù)建立其氣動(dòng)力模型,再結(jié)合由短艙前傾引起的全機(jī)重心變化模型,最終建立傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器六自由度非線性飛行動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的構(gòu)型,提出三種不同飛行模式下的操縱策略,并在Matlab/Simulink環(huán)境下構(gòu)建其仿真模型。通過飛行器全包線的配平計(jì)算以及不同速度下的操縱功效分析,確定不同模式下各通道所用的操縱策略。采用最小控制能量融合方式對(duì)操縱輸入進(jìn)行融合,設(shè)計(jì)各個(gè)操縱量的操縱分配系數(shù),從而解決了操縱冗余問題;以全機(jī)需用功率最小為目標(biāo)函數(shù),確定不同速度下功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的俯仰角;最后加入邊界限制條件,對(duì)過渡模式中同步傾轉(zhuǎn)和異步傾轉(zhuǎn)這兩種傾轉(zhuǎn)策略進(jìn)行配平計(jì)算、對(duì)比分析,確定同步傾轉(zhuǎn)為本文研究的傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的傾轉(zhuǎn)策略。最后,基于小擾動(dòng)假設(shè),線化得到傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的狀態(tài)矩陣,分析其操穩(wěn)特... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

V-280傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)[4]/

艙為0°時(shí)旋翼只產(chǎn)生軸向推力，即飛行器進(jìn)入了固定翼飛機(jī)模式，圖1.6反映了傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器三種飛行模式。圖1.6傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器三種飛行模式傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器在低速直升機(jī)模式飛行時(shí)，旋翼作為主升力面、操縱面以及推進(jìn)器；到了高速固定翼模式飛行以后，機(jī)翼作為主升力面，旋翼作為推進(jìn)器。因此要求傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器可對(duì)旋翼系統(tǒng)、機(jī)翼系統(tǒng)進(jìn)行操縱，即旋翼可進(jìn)行總距和縱橫向周期變距操縱；機(jī)翼可對(duì)襟副翼進(jìn)行操縱，再加上飛行器前后短艙可以獨(dú)立的傾轉(zhuǎn)，對(duì)于傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器來說，可操縱量就有18個(gè)，雖然這給飛行器的機(jī)動(dòng)性帶來了好處，但是與常規(guī)直升機(jī)或固定翼飛機(jī)的四個(gè)操縱量相比，出現(xiàn)了嚴(yán)重的操縱冗余問題，這將直接影響飛行器的飛行質(zhì)量。所以需要一套合適的操縱策略來解決傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的操縱冗余問題。再者，傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器特殊的構(gòu)型使其氣動(dòng)特性和穩(wěn)定性隨著短艙傾角和飛行速度的變化發(fā)生明顯的變化

1.1所示。最后對(duì)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行性能計(jì)算、仿真飛行以及操縱性和穩(wěn)定性的研究。其中過渡模式下的數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖1.8所示。表1.1飛行器操縱方式力和力矩操縱量固定翼模式 過渡模式 直升機(jī)模式xF旋翼總距 短艙傾轉(zhuǎn)、旋翼總距 旋翼縱向周期變距yF方向舵（無橫向周期變距） 方向舵（無橫向周期變距） 旋翼橫向周期變距zF襟翼、升降舵襟翼、短艙傾轉(zhuǎn)、旋翼總距、升降舵旋翼總距xM副翼、升降舵、旋翼總距 旋翼總距、副翼 異步的旋翼總距yM升降舵 升降舵、周期變距 旋翼縱向周期變距zM旋翼總距?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器飛行動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)建模方法研究[D]. 曹蕓蕓.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]直升機(jī)大機(jī)動(dòng)飛行中旋翼非定�？諝鈩�(dòng)力研究[D]. 徐進(jìn).南京航空航天大學(xué) 2007

碩士論文
[1]傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行控制律設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D]. 王慶琥.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器短艙傾轉(zhuǎn)過程控制技術(shù)研究[D]. 齊磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]垂直起降傾轉(zhuǎn)四旋翼機(jī)過渡階段控制問題研究[D]. 閆秋紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)過渡模式動(dòng)力學(xué)建模與控制研究[D]. 朱源.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3499707