收藏本站
《南京航空航天大学》 2002年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

直升机飞行动力学模型与飞行品质评估

孙传伟  
【摘要】: 我国新型直升机研制已采用美军航标ADS-33为飞行品质规范蓝本。因此,对ADS-33 及其应用的研究工作,具有十分重要的意义。本项研究针对新机研制过程必须解决的品 质评定、飞控系统设计等问题,按照ADS-33军用品质规范的要求,建立了一个较完整 的直升机非线性的、具有状态空间表达形式的飞行动力学模型,进行了模型验证工作, 并以某样例直升机为例,计算了ADS-33品质规范(3.3)节中悬停和小速度状态的各项 指标,得到了开环状态的品质参数。主要理论研究内容如下: 一.建立了适用于实时仿真计算的、高精度的旋翼流场计算模型和程序。 本模型以Peters-He有限状态尾迹理论为基础,修正了大尾迹倾斜角时的诱导速度影 响系数矩阵,并结合了王氏涡流理论,导出了旋翼诱导速度垂向分量和旋转分量的表达 式,可计算平尾、尾桨和垂尾气动中心处诱导速度各分量。该模型的计算结果分别经过 了经典试验数据和本实验室试验结果的检验;所编制的程序采用实时优化技术和并行编 程技术,能够以较细粒度进行并行计算。该程序不仅可用于对实时性要求高的飞行仿真 项目,还可应用到计算量比较大的旋翼动力学项目研究中。 二.采用了非定常、非线性的叶素气动力模型 旋翼气动力学模型以现代薄翼型理论为基础,改进了非定常的环量升力并作了简化, 以满足实时计算环量升力、非环量升力及阻力项的要求。同时,还设计了一种动态桨叶 分段方法,即根据当前飞行状态下诱导速度场的分布特征,动态地将桨叶划分为若干段, 这样既保证了计算精度,又提高了计算速度。对于后行桨叶的动态失速行为,引入了对 翼型实验数据不敏感,并也具有状态空间形式的ONERA动态失速模型。该表达式有利 于全机系统方程的求解。 三.建立了高精度、实时涡轮轴发动机数学模型 以T700发动机为样例,引入了一个涡轮轴发动机实时数学模型。该模型通过模拟常 规涡轮轴发动机的压气机、燃烧室、燃气发生器涡轮和功率涡轮等部件的工作状况,能 够较真实地计算发动机内发生的能量变换过程,因而能够较准确地表示发动机与旋翼之 间的功率匹配关系。 四.研究和对比了不同的配平计算方法,设计了算法程序 设计了具有反馈校正的自动配平算法(APT)进行旋翼配平的计算。该算法具有较 好的收敛性和较高的计算精度,也适合孤立旋翼系统配平研究。 南京航空航天大学博士学位论文 全机配平算法针对直升机旋翼的周期运动特点,采用了Galerkin方法的原理,将单 桨叶坐标系下的动力学方程变换到多桨叶坐标系下,之后采用经典非线性方程解法计算 具有周期特性的配平参数。本文的非线性方程求解分别采用了修正的Powell混合方法和 正割方法,并对比了这两种方法的优劣性。 五.研究和对比了不同的积分计算方法,编制了算法程序 针对直升机飞行动力学方程组状态变量多、变量之间量值差别大并混迭有代数方程 的特点,本文采用了四种不同的积分算法展开对比,包括代数/微分混合方程(DAE)算 祛DASSL、具有较高计算效率的Adams-MoUton:方法、Gearfs BDF方法,以及适合 刚性方程的五阶eungeXutta-verner方法,并分别衡量不同算法的计算效率、并行效率 等。 六.建立了品质评估方法,并编制了评估计算程序。 本文利用所建立的模型,根据 ADS-33规范要求,逐条计算了(3.3)节的内容,并 对样例直升机进行了开环状态下的部分品质等级的评估工作。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:V211

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 孙立国;孙健国;张海波;王健康;;基于直升机/发动机非线性综合仿真模型的增广LQR控制器设计[J];航空动力学报;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李攀;旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 徐进;直升机大机动飞行中旋翼非定常空气动力研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈雳;直升机飞行品质对设计参数的敏感性分析[D];南京航空航天大学;2010年
2 宋于波;基于FlightLab的无人直升机建模与仿真技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
3 胡乐华;典型单旋翼带尾桨式直升机驾驶仿真系统的研究与开发[D];沈阳航空航天大学;2012年
4 陶嫣红;带希勒伺服旋翼直升机的稳定性操纵性研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 张庆杰;无人直升机多模态切换模糊控制方法与逻辑管理问题研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 顾安平;倾转旋翼飞行器建模可视化与控制方法验证[D];南京航空航天大学;2008年
7 张海涛;直升机旋翼/发动机一体化建模研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 许光群;小型无人直升机数学建模与仿射模型控制器设计[D];南京航空航天大学;2009年
9 姚宇峰;纵列式直升机模型跟随飞行控制研究[D];南昌航空大学;2012年
10 曾广鉴;不同复杂程度的直升机飞行动力学建模方法研究[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 孙传伟,陆洋,高正;锯齿状桨尖旋翼悬停气动特性试验研究[J];空气动力学学报;2001年04期
2 高正,孙传伟;直升机机动性探讨[J];南京航空航天大学学报;1997年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓彦敏,胡继忠;直升机旋翼与机体间气动干扰风洞实验研究[J];北京航空航天大学学报;2004年01期
2 曾洪江;胡继忠;;自由涡数值计算的参数影响分析[J];北京航空航天大学学报;2006年02期
3 陈武栋,姜长生,武国庆;武装直升机旋翼下洗流对空空导弹发射的影响[J];电光与控制;2003年02期
4 孙文胜,林明;桨叶负扭度对直升机涡环状态影响分析[J];飞行力学;2003年01期
5 周国仪,胡继忠,王晋军,曹义华;共轴式直升机线性系统建模[J];飞行力学;2004年04期
6 汤连刚;朱宇;李显耀;秦超敏;;直升机尾桨涡环飞行试验研究[J];飞行力学;2008年05期
7 张西;孙杰;;直升机垂直下降时旋翼涡环飞行试验分析[J];飞行力学;2010年04期
8 胡增龙;邓彦敏;;共轴式双旋翼诱导速度的PIV水洞试验研究[J];飞机设计;2008年01期
9 韩东;高正;王浩文;李昕柏;;跷跷板旋翼舰面瞬态气弹响应分析及抑制方法[J];航空动力学报;2006年04期
10 于世美;邓彦敏;;共轴式双旋翼悬停流场的水洞PIV测量[J];航空动力学报;2007年11期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 丁涛;明晓;;基于Labview的七孔探针测量系统研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王红州;基于模态修型的旋翼气弹动力学多目标减振优化研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 周文平;时间步进自由尾迹方法建模及水平轴风力机气动性能分析[D];重庆大学;2011年
3 黄文明;直升机神经网络控制与飞行品质要求的实现[D];南京航空航天大学;2002年
4 胡春华;纵列式无人直升机建模及非线性控制[D];清华大学;2004年
5 王勇;反直升机智能雷角跟踪研究及转向系统设计[D];南京理工大学;2005年
6 肖中云;旋翼流场数值模拟方法研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2007年
7 徐进;直升机大机动飞行中旋翼非定常空气动力研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 韩忠华;旋翼绕流的高效数值计算方法及主动流动控制研究[D];西北工业大学;2007年
9 李春华;时间准确自由尾迹方法建模及(倾转)旋翼气动特性分析[D];南京航空航天大学;2007年
10 蒋鸿翔;无人直升机视觉导引着陆研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊超;ZX-1型旋翼机高速型总体方案设计研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 赵鑫;电控旋翼直升机飞行动力学特性研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 张伟;重型直升机旋翼气动性能及桨叶参数影响研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 夏富春;重型直升机旋翼桨叶铰链力矩及颤振分析[D];南京航空航天大学;2009年
5 牟晓伟;环量控制尾梁系统设计与分析[D];南京航空航天大学;2010年
6 沈俊;直升机飞行控制实时仿真研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 高卓飞;微型共轴双旋翼气动特性分析方法与实验研究[D];南京航空航天大学;2011年
8 张骞;复杂激励下风机机壳结构声辐射研究[D];青岛理工大学;2010年
9 黄明;武装直升机航迹规划与轨迹控制研究[D];南京航空航天大学;2004年
10 梁桂强;轴流风机降噪技术的仿生学研究[D];吉林大学;2005年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏媛,曹义华;直升机动稳定性分析和增稳系统控制律设计[J];北京航空航天大学学报;2002年06期
2 杨超,洪冠新,宋寿峰;直升机飞行动力学仿射非线性系统建模[J];北京航空航天大学学报;1997年04期
3 许佩珍,董长虹;四元数在战斗机飞行仿真中的应用[J];北京航空航天大学学报;1997年04期
4 宋子善,沈为群;无人直升机综合飞行控制系统设计[J];北京航空航天大学学报;1999年03期
5 王德军,李元春;线性系统的鲁棒特征结构配置[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年05期
6 孟秀云,张勇;变结构控制在制导航弹控制器设计中的应用[J];弹箭与制导学报;2001年03期
7 徐海亮;李骏扬;费树岷;;全数字飞行仿真平台的设计与实现[J];东南大学学报(自然科学版);2011年01期
8 周超;易正江;;Linux共享内存的研究与实现[J];电脑开发与应用;2008年03期
9 方景龙,胡启元;可动平尾对直升机纵向飞行品质的影响[J];飞行力学;1997年01期
10 王志峰,姜广伦,安锦文;直升机飞行/推进系统综合模型的建立[J];飞行力学;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李攀;旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 黄文明;直升机神经网络控制与飞行品质要求的实现[D];南京航空航天大学;2002年
3 胡春华;纵列式无人直升机建模及非线性控制[D];清华大学;2004年
4 曾丽兰;基于H_∞回路成形的无人直升机非脆弱鲁棒飞行控制研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 徐进;直升机大机动飞行中旋翼非定常空气动力研究[D];南京航空航天大学;2007年
6 李春华;时间准确自由尾迹方法建模及(倾转)旋翼气动特性分析[D];南京航空航天大学;2007年
7 王小青;无人直升机建模与控制技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈雳;直升机飞行品质对设计参数的敏感性分析[D];南京航空航天大学;2010年
2 黄海;无人直升机悬停/小速度段的飞行控制律设计技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 朱宇;直升机仿真技术研究[D];西北工业大学;2002年
4 耿通奋;集成化仿真设备实时仿真软件设计技术研究[D];南京航空航天大学;2003年
5 魏爱玉;直升机气动参数辨识方法研究[D];西北工业大学;2004年
6 傅彩芬;非线性系统的非线性度分析及增益调度控制[D];华北电力大学(北京);2005年
7 陶嫣红;带希勒伺服旋翼直升机的稳定性操纵性研究[D];南京航空航天大学;2006年
8 荣枭录;直升机飞行品质设计方法研究[D];南京航空航天大学;2007年
9 朱华;几种飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
10 蔚海军;基于FlightGear的直升机飞行模拟系统研究[D];大连理工大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 徐冠峰;陈铭;;悬停状态下小型共轴直升机操纵响应特性分析[J];北京航空航天大学学报;2011年08期
2 孙立国;王日先;孙健国;张海波;;基于ADRC的涡轴发动机/直升机子系统抗扰控制[J];北京航空航天大学学报;2011年10期
3 聂资;陈铭;;伺服小翼对小型共轴式直升机操稳特性的影响[J];飞行力学;2008年01期
4 孙立国;孙健国;张海波;陈国强;;基于支持向量回归机的发动机/直升机扭矩超前控制[J];航空动力学报;2011年03期
5 廖光煌;李秋红;卢辰昊;黄金泉;;涡轴发动机LQ/H_∞抗扰控制方法[J];航空动力学报;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 岳海龙;倾转旋翼机倾转时旋翼/短舱/机翼耦合结构气弹响应研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 孙涛;直升机飞行力学模型辨识研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 赵辉;基于平衡流形展开模型的航空发动机非线性控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 李攀;旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 栗英杰;直升机飞行模拟器关键技术研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴友谦;无人机最优自主起降轨迹规划设计与实现[D];华南理工大学;2011年
2 沈雳;直升机飞行品质对设计参数的敏感性分析[D];南京航空航天大学;2010年
3 陈超;倾转旋翼机过渡过程姿态控制仿真研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 杨青运;基于视觉的无人直升机飞行控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 陈永;倾转旋翼机过渡段纵向姿态控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 荣枭录;直升机飞行品质设计方法研究[D];南京航空航天大学;2007年
7 杜明然;倾转旋翼飞行器飞行控制与实时仿真[D];南京航空航天大学;2012年
8 陈国强;直升机/发动机实时优化控制规律与硬件平台研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 曾广鉴;不同复杂程度的直升机飞行动力学建模方法研究[D];南京航空航天大学;2012年
10 梁宁宁;航空涡轴发动机建模与控制规律研究[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 余永生,杜向东,魏庆鼎;翼梢涡的结构与控制方法探索[J];空气动力学学报;1999年04期
2 徐国华;;桨尖形状三维变化对旋翼气动特性的影响[J];直升机技术;1996年03期
3 邢霞;安想林;;两种桨尖形状旋翼模型试验特性对比[J];直升机技术;1999年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭才根,徐国华,章仲安;单旋翼式直升机气动布局的几个问题[J];南京航空航天大学学报;1996年03期
2 孙传伟,高正,孙文胜;舰面流场对直升机着舰时悬停操纵的影响[J];南京航空航天大学学报;1999年06期
3 李红金;李鲲;许丽人;徐幼平;;大气环境的多分辨率建模研究[J];装备环境工程;2008年02期
4 刘江平;;来自海上的援手——浅析海军在灾难救援中的作用[J];海洋世界;2008年08期
5 赵琨;李可;;给电视直播画面插上翅膀——遥控航拍直升机在电视新闻直播中的应用[J];民营科技;2011年08期
6 胡炳华;;一架直升机空中结冰坠毁的天气分析[J];陕西气象;1990年01期
7 周立波;;北极考察见闻[J];科技潮;1999年10期
8 周义;;航天直升机傲视天穹[J];科学之友;2000年04期
9 ;驾驶直升机登上珠穆朗玛?[J];科学大众(中学版);2007年02期
10 根号;;牛儿乘乘听我话[J];小哥白尼(野生动物画报);2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡传东;倪先平;孙健国;;直升机飞行与动力装置综合控制技术研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
2 杨亦春;马驰州;李晓东;田静;;用FICP算法提高对直升机的声定位精度[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
3 郭扬;陈域广;张巍;;复合材料在直升机上的应用概况[A];第十四届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2001年
4 周伟民;钱广宏;;直升机转场搜救飞行初探[A];救捞专业委员会2003年学术交流会论文集[C];2003年
5 卢惠民;;直升机仿真问题研究[A];1998年上海市系统仿真学会学术年会论文专辑[C];1998年
6 高清振;熊峻江;凌云霞;李晓晖;肖飞;;用于确定疲劳载荷谱的共轴直升机气动力参数数值模拟[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
7 韦王勇;;直升机在海上救助工作中的现存问题及建议[A];2009年度救捞论文集[C];2009年
8 肖选举;;某型直升机尽快形成军械保障能力应把握的几个问题[A];航空装备保障技术及发展——航空装备保障技术专题研讨会论文集[C];2006年
9 徐国华;;倾转旋翼飞行器——21世纪新“直升机”[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
10 吴红印;;直升机战场抢修特点及对策[A];第四届长三角科技论坛航空航天与长三角经济发展分论坛暨第三届全国航空维修技术学术年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 克劳德;美特种直升机星夜救人质[N];中国国防报;2008年
2 记者 刘建峰;中航工业集团与天津市共同组建中航直升机公司[N];中国民航报;2009年
3 记者 沈东坡;民航直升机国内能维修[N];北方经济时报;2009年
4 黄丽娟 记者 王方遒;哈产直升机远征亚丁湾防御海盗[N];哈尔滨日报;2009年
5 本报记者 杨群峰;中航工业正在积极准备自主研制重型直升机[N];中国民航报;2010年
6 龙小涛 陈晟佳;书写航修史上新篇章[N];中国航空报;2006年
7 乐俊淮;给直升机再插上一对翅膀,如何?[N];中国国防报;2001年
8 李浩源;韩军第一朵直升机“飞行花”[N];中国国防报;2004年
9 王伦娓 本报特约记者 杨鹏飞;五级士官芮银超:直升机电路“门儿清”[N];解放军报;2009年
10 记者 姜云飞;直升机导弹“眼睛”大连造[N];大连日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙传伟;直升机飞行动力学模型与飞行品质评估[D];南京航空航天大学;2002年
2 黄文明;直升机神经网络控制与飞行品质要求的实现[D];南京航空航天大学;2002年
3 彭名华;直升机总体多学科设计优化研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 吴伟;直升机飞行动力学模型辨识与机动飞行研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 孔卫红;复合式高速直升机若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 李春明;智能旋翼的振动控制研究[D];南京航空航天大学;2001年
7 杨承;日盲型紫外探测和直升机着舰光电助降技术的研究[D];电子科技大学;2010年
8 李春华;时间准确自由尾迹方法建模及(倾转)旋翼气动特性分析[D];南京航空航天大学;2007年
9 姚文荣;涡轴发动机/旋翼综合建模、控制及优化研究[D];南京航空航天大学;2008年
10 周伟;直升机激发水下声场的理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庄景钊;直升机飞行性能和可靠性的仿真与评估研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 吴志刚;液压伺服控制在直升机地面操纵系统中的应用[D];南京航空航天大学;2002年
3 肖海峰;直升机附加综合急救医疗单元总体技术方案研究[D];第三军医大学;2008年
4 易莉;直升机着舰双摄影测量算法及DSP数字图像处理技术[D];电子科技大学;2003年
5 刘志强;直升机着舰六自由度测量算法及数字图像处理实验[D];电子科技大学;2003年
6 江云飞;声发射技术在直升机动部件疲劳系统研究中的应用[D];南京航空航天大学;2005年
7 龚煜;挤压式磁流变减摆器特性及其对直升机“地面共振”的影响研究[D];南京航空航天大学;2006年
8 姚志国;带磁流变减摆器的模型旋翼设计和动稳定性分析[D];南京航空航天大学;2008年
9 张柱;基于高效驱动机构的新型智能旋翼设计分析与试验研究[D];南京航空航天大学;2007年
10 周智勇;基于磁流变阻尼器的旋翼/机体耦合动稳定性半主动控制研究[D];南京航空航天大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026