● 摘要
倾转旋翼机具有直升机垂直起降、悬停性能与固定翼飞机的快速巡航能力,在军用与民用都有着广泛的应用前景,同时也带来新的技术难题。倾转旋翼机多种飞行模式对飞行控制系统的设计提出了较高的要求,飞行控制系统的设计需要以精确的动力学数学模型为基础。建立动力学系统数学模型的方法主要有两种:第一种是理论建模,从空气动力学与动力学基本原理出发推导倾转旋翼机的微分运动方程组;另一种是试验建模,利用试验实测的输入输出数据,应用系统辨识的方法,建立倾转旋翼机动力学辨识模型。本文主要研究了倾转旋翼机的地面试验技术以及试验建模技术。文中讨论了倾转旋翼无人机的总体设计,并提出了一个适用于小型无人机的新型倾转旋翼机布局。理论推导了适用于不同飞行模式的倾转旋翼机动力学数学模型,为试验建模提供了模型结构。为获得能反映倾转旋翼机悬停模式动态特性的输入输出数据,设计制作了倾转旋翼机悬停试验模型和试验台架。对倾转旋翼机的关键系统:旋翼气动力和舵机环节进行了建模与试验分析。最后,分别进行悬停模式纵向和横向试验,获得倾转旋翼机悬停的输入输出数据,对这些数据进行了预处理,采用最小二乘递推法辨识得到模型参数,得到倾转旋翼机悬停模式的动力学模型。结果表明,试验建模得到的悬停模型能反映悬停飞行的基本动力学特性,通过试验建立悬停模型的方法可进一步推广到其他飞行模式的建模研究。
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