本文關(guān)鍵詞：無人共軸剛性直升機(jī)氣動(dòng)特性分析及視景仿真研究

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【摘要】：目前共軸剛性直升機(jī)正處于初步研究階段，許多難題還沒有解決，其中很重要的一個(gè)難題是半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建。本文主要為共軸剛性直升機(jī)的研制提供一個(gè)全數(shù)字的視景仿真平臺(tái)，同時(shí)通過分析共軸剛性雙旋翼的氣動(dòng)特性，為研制的視景平臺(tái)提供了仿真所需要的旋翼相關(guān)參數(shù)。 首先，本文分別建立了垂向運(yùn)動(dòng)和前飛狀態(tài)下共軸剛性直升機(jī)的數(shù)學(xué)模型，主要包括坐標(biāo)系統(tǒng)的建立、模型假設(shè)、入流模型、上下旋翼相互干擾模型、旋翼氣動(dòng)力和力矩計(jì)算模型、機(jī)身氣動(dòng)力和力矩模型、整機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。然后將建立的氣動(dòng)力數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與前人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，說明了論文所建立的數(shù)學(xué)模型具有一定精度。 其次，運(yùn)用CFD軟件分析了間距比、扭轉(zhuǎn)角和上升速度對(duì)共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)性能的影響，將分析得到的旋翼相關(guān)參數(shù)提供給視景仿真平臺(tái)。同時(shí)，對(duì)機(jī)身的氣動(dòng)特性進(jìn)行了CFD分析，并與所建立的機(jī)身氣動(dòng)力數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了對(duì)比分析。 最后，利用推導(dǎo)的剛性共軸直升機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，在MATLAB中搭建了共軸剛性直升機(jī)的數(shù)學(xué)模型，通過AC3D軟件建立了共軸剛性直升機(jī)三維模型，，并將三維模型導(dǎo)入到FlightGear中。針對(duì)MATLAB和FlightGear兩個(gè)軟件所需要數(shù)據(jù)形式的不同這個(gè)問題，推導(dǎo)了空間三維坐標(biāo)系與大地經(jīng)緯度坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。聯(lián)合MATLAB和FlightGear建立了共軸剛性直升機(jī)全數(shù)字視景仿真平臺(tái)，并以CFD分析所得的旋翼參數(shù)作為模型參數(shù)進(jìn)行了垂向運(yùn)動(dòng)和前飛狀態(tài)下的聯(lián)合仿真，給出了最后的仿真截圖以及經(jīng)緯度和高度信息。 綜上所述，本文通過建立共軸剛性直升機(jī)全數(shù)字仿真平臺(tái)，為后續(xù)的共軸剛性直升機(jī)的研究工作提供了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：共軸剛性直升機(jī) 動(dòng)力學(xué)模型 氣動(dòng)特性 視景仿真 FlightGear
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V275.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 課題來源、研究背景和意義10-12
• 1.2.1 課題來源10-11
• 1.2.2 研究背景和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 共軸直升機(jī)動(dòng)力學(xué)建模研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 共軸直升機(jī)氣動(dòng)特性研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.3 基于 FlightGear 的飛行仿真研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 共軸剛性直升機(jī)動(dòng)力學(xué)模型20-38
• 2.1 引言20-21
• 2.2 模型假設(shè)和坐標(biāo)系的建立21-25
• 2.2.1 模型假設(shè)21-22
• 2.2.2 坐標(biāo)系的定義22-24
• 2.2.3 坐標(biāo)系之間的變換24-25
• 2.3 共軸雙旋翼入流模型25-29
• 2.3.1 垂向運(yùn)動(dòng)時(shí)入流模型25-28
• 2.3.2 前飛時(shí)入流模型28-29
• 2.4 旋翼氣動(dòng)力與力矩計(jì)算29-33
• 2.5 機(jī)身和平尾、垂尾氣動(dòng)力計(jì)算33
• 2.6 共軸剛性直升機(jī)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程33-35
• 2.7 共軸雙旋翼模型對(duì)比分析35-36
• 2.8 小結(jié)36-38
• 第3章 基于 CFD 的共軸剛性直升機(jī)氣動(dòng)分析38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 共軸雙旋翼 CFD 分析步驟38-41
• 3.3 間距比對(duì)共軸雙旋翼性能影響41-43
• 3.4 扭轉(zhuǎn)角對(duì)共軸雙旋翼性能影響43-45
• 3.5 上升速度對(duì)共軸雙旋翼性能影響45-46
• 3.6 機(jī)身氣動(dòng)特性分析46-48
• 3.7 小結(jié)48-50
• 第4章 基于 FlightGear 的共軸剛性直升機(jī)視景仿真研究50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 基于 Matlab 無人共軸剛性直升機(jī)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建50-53
• 4.3 FlightGear 中無人共軸剛性直升機(jī)三維模型建立53-54
• 4.4 視景仿真的實(shí)現(xiàn)54-58
• 4.4.1 Matlab 與 FlightGear 通訊實(shí)現(xiàn)54-56
• 4.4.2 大地坐標(biāo)系到經(jīng)緯度坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換56-58
• 4.5 仿真結(jié)果分析58-64
• 4.5.1 垂向運(yùn)動(dòng)時(shí)仿真結(jié)果分析59-62
• 4.5.2 前飛時(shí)仿真結(jié)果分析62-64
• 4.6 小結(jié)64-66
• 第5章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 后續(xù)工作和展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 附錄74-76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陸幸均;李孝偉;;基于動(dòng)態(tài)嵌套網(wǎng)格技術(shù)的微型共軸式雙旋翼流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];上海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

2 夏青元;徐錦法;;變轉(zhuǎn)速共軸旋翼載荷建模及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2012年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉靚;基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的直升機(jī)旋翼流場(chǎng)及噪聲研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

本文編號(hào)：921822