题目：复合式共轴直升机总体设计及飞行动力学研究

复合式共轴直升机既有高效率地垂直起降、悬停和低速飞行性能，又有高速度、远航程和长航时的性能特点，无论是在军事领域还是在民用领域都具有非常重要的实用价值。

本文以复合式共轴直升机为研究对象，分别对复合式共轴直升机的总体构型及总体参数、悬停性能及旋翼总体参数优化、飞行动力学建模、操纵策略与配平、操稳特性和飞行性能进行了深入研究。

本文的主要研究内容如下：

（1）通过对多种复合式直升机旋翼系统、辅助升力系统和辅助推/拉力系统等的分析，研究了适合复合式直升机的各种总体构型。针对本文所研究的复合式共轴直升机的技术指标和要求进行了总体方案选择、总体参数的确定和重量分析。

（2）建立了共轴双旋翼气动模型并进行了算例验证，研究了不同的旋翼参数对共轴双旋翼悬停性能的影响，最后对旋翼总体参数进行了综合优化，得到了优化旋翼的总体参数。

（3）建立了复合式共轴直升机飞行力学分析的坐标系，引入上下旋翼间相互干扰、旋翼对机翼、尾翼和螺旋桨的干扰，建立了复合式共轴直升机飞行动力学模型。

（4）针对复合式共轴直升机定常飞行时的操纵冗余问题，确立了复合式共轴直升机的四种操纵模式，建立了复合式共轴直升机配平方程组。根据操纵策略选择目标，确立了线性过渡和复合操纵两种操纵策略。分别建立了配平方程组的补充方程并进行了两种操纵策略下的配平计算。联合常规型式共轴直升机和两种操纵策略下的复合式共轴直升机的配平计算结果，分别对各配平操纵量、力和力矩进行了详细的对比分析。

（5）建立了复合式共轴直升机的非线性运动方程组。采用数值法求解得到了复合式共轴直升机稳定性导数矩阵，根据其特征方程求解得到了稳定根，与‌常规型式共轴直升机进行了稳定导数、稳定根及运动模态对比分析。采用数值法求解得到了复合式共轴直升机操纵导数矩阵，进行了操纵响应计算，与‌‌常规型式共轴直升机进行了操纵导数和操纵响应对比分析。

（6）在常规单旋翼带尾桨直升机飞行性能计算方法的基础上，考虑了共轴双旋翼气动干扰、辅助升力系统对全机气动力及需用功率的影响和辅助推力系统对全机气动力及需用功率的影响等新问题，进行了计算方法改进，对复合式共轴直升机进行了垂直飞行性能、水平飞行性能、爬高飞行性能和自转下滑性能计算，并和‌‌常规型式共轴直升机进行了飞行性能比较分析。

本文通过以上研究，形成了一套较完整的复合式共轴直升机总体设计和飞行动力学研究方法。