● 摘要
直升机带吊挂飞行是直升机的主要应用之一，本文针对直升机航空救生中带吊挂飞行问题建立了直升机－吊挂物系统动力学模型，对带吊挂直升机的平衡、稳定性和操纵响应进行了研究。本论文的主要研究工作可归纳为以下几个方面：(1) 针对直升机带吊挂飞行中悬停和定直平飞的状态建立了直升机－吊挂物系统动力学模型。建模过程分为两个部分，直升机部分采用部件级建模思想，建立了直升机各部件的气动模型，其中基于叶素理论和动量理论建立了积分格式的旋翼和尾桨气动模型，机身的气动模型的基于CFD计算数据；根据吊挂物运动特性建立了吊挂物动力学模型。然后以直升机运动为主运动，吊挂物运动为辅助运动建立直升机－吊挂物系统动力学模型。(2) 基于直升机－吊挂物系统动力学模型，采用牛顿迭代法对飞行配平进行了求解。在配平基础上分析了吊挂点沿机身纵向和横向移动对直升机配平结果的影响。(3) 在平衡特性的基础上，采用线性小扰动理论建立了稳定性分析模型。在此基础上求解直升机带吊挂飞行的稳定性，分析了吊挂点沿机身纵向和横向移动对稳定性的影响。在稳定性分析的基础之上，求解了直升机俯仰、滚转以及偏航通道的单输入操纵响应。