直升机/吊挂物耦合系统的操稳特性分析及控制方法研究

发布时间：2021-06-07 20:57

　　吊挂飞行是直升机特有的飞行能力之一。采用直升机吊挂飞行方式,可以将远超过直升机机舱容积的各种货物、装备运送到任何地点。因此,直升机吊挂飞行在军用和民用领域中得到了广泛的运用。与非吊挂飞行相比,直升机吊挂飞行增加了吊挂运动自由度,吊挂物的运动引起了直升机重心处力和力矩的变化,而且,吊挂物和直升机之间还存在着运动耦合和动力学耦合,因此,在吊挂飞行中,直升机原有稳定性和操纵性均发生显著变化。本文针对直升机/吊挂耦合系统的操稳特性分析和控制方法问题进行了相关研究。首先基于CFD方法对CONEX吊挂物进行气动建模,得到吊挂物气动特性。其次,基于已有基础搭建了直升机飞行动力学模型,重点对吊挂物系统进行建模,得到吊挂物系统的动力学方程,进而根据直升机与吊挂物的耦合关系对孤立的直升机飞行动力学模型和吊挂物模型进行修正,最终得到了直升机/吊挂物耦合系统飞行动力学模型。在此基础上,建立了直升机/吊挂物耦合系统的配平和线化方法,进而基于ADS-33E-PRF进行了该耦合系统的操稳特性分析。最后,基于PID控制方法设计了一套能够改善直升机/吊挂物耦合系统操稳特性的飞行控制律并进行了仿真验证。结果表明,本文提出... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CH-47D型直升机吊挂飞行

直升机在发展过程中演化出了许多构型，如单旋翼带尾桨、共轴双旋翼、横列双旋翼、纵列双旋翼等构型的直升机。在这些不同的种类中，单旋翼带尾桨式直升机以其建构简单、便于操纵的优点在所有构型直升机中占有绝对的优势。在现代战争中，直升机有着越来越重要的作用，在作战、运输方面扮演着不可或缺的角色。由于直升机的灵活性，对地面设施要求简单等优势，常常被要求前往其他运输工具或作战工具难以到达的地点执行任务，而吊挂飞行又对运输的货物没有货舱容量的要求，能大大提升直升机的运输能力。由于在越南战争中直升机发挥了重要作用，使直升机在军事中得到了重视。在现代战争中，直升机可以吊挂运输战争装备、物资等；在受到灾害的地区吊挂运输大量的生活物资、救援装备，大大提高了战争效率和灾区的救援效率。在与生命的赛跑中争分夺秒，能比其他的运输工具更快捷，有效。当今世界中，军用直升机大概有 30000 余架，运输直升机大约占百分之四十，对现代战争的格局有着重要的影响。在民用领域中，吊挂运输飞行可以用于吊装大型设备、高压线路施工中的引线等工程上的应用。我国有广阔的地域，复杂多变的地形，有些地区的地形复杂、交通不便、气候多变。因此，直升机垂直起降，高机动性等能力将发挥很大的作用，而吊挂飞行更是其中重要的组成部分。下图展示了部分可用于直升机吊挂运输作业的型号。

了战争效率和灾区的救援效率。在与生命的赛跑中争分夺秒，能比其他的运输工具更快捷，有效。当今世界中，军用直升机大概有 30000 余架，运输直升机大约占百分之四十，对现代战争的格局有着重要的影响。在民用领域中，吊挂运输飞行可以用于吊装大型设备、高压线路施工中的引线等工程上的应用。我国有广阔的地域，复杂多变的地形，有些地区的地形复杂、交通不便、气候多变。因此，直升机垂直起降，高机动性等能力将发挥很大的作用，而吊挂飞行更是其中重要的组成部分。下图展示了部分可用于直升机吊挂运输作业的型号。图 1.1CH-47D 型直升机吊挂飞行 图 1.2UH-60L 型“黑鹰”直升机吊挂飞行

【参考文献】：
期刊论文
[1]直升机吊挂飞行稳定性和操纵性分析[J]. 齐万涛,陈仁良.  南京航空航天大学学报. 2011(03)
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[3]直升机吊挂飞行平衡、稳定性与操纵性研究[J]. 崔利,曹义华,李国知.  航空动力学报. 2010(10)
[4]直升机吊运飞行动力学初步研究[J]. 赵维义,张勇,胡凯亮,丁文勇.  科技信息. 2009(33)
[5]直升机前飞吊挂飞行动力学响应分析[J]. 郭广利,高正,孙传伟.  北京航空航天大学学报. 2005(10)
[6]带大载荷吊挂直升机悬停纵向操纵性分析[J]. 孙传伟,徐进.  南京航空航天大学学报. 2005(04)
[7]直升机吊挂运输中的安全稳定分析[J]. 崔瑛,高正.  航空科学技术. 2005(03)
[8]直升机吊挂及吊挂物抛放过程建模与分析[J]. 孙传伟,罗根新.  南京航空航天大学学报. 2004(04)

硕士论文
[1]直升机飞行品质设计方法研究[D]. 荣枭录.南京航空航天大学 2007
[2]直升机吊挂飞行稳定性分析[D]. 崔瑛.南京航空航天大学 2005



本文编号：3217296