直升机急拉杆机动飞行仿真建模与验证

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1、第31卷第12期2010年12月航空学报ACTAAER()NAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．3lNO．12Dec．2010文章编号：1000—6893(2010)12—2315—09直升机急拉杆机动飞行仿真建模与验证李攀，陈仁良(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，江苏南京210016)FormulationandValidationofaHelicopterModelforPull-upManeuverSimulationLiPan，ChenRenliang(ScienceandTechnologyonRo

2、torcraftAerodynamicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：针对直升机大机动飞行仿真。建立了一个非线性的飞行动力学模型，考虑了翼型非定常／动态失速、机动飞行引起的动态尾迹畸变、桨叶弹性变形效应和发动机动态特性。采用基于有限元分析的挥舞一摆振一扭转耦合的弹性桨叶模型，并利用一种新的数值方法将旋翼／机体耦合运动方程表示为显式形式，整个飞行动力学模型表示为状态空间格式。以UH一60A直升机在高速飞行条件下的急拉杆

3、机动飞行为例进行仿真计算，并与飞行试验数据进行对比验证。分析表明，仿真结果与试验结果吻合。高速飞行条件下机体抬头过程中前行桨叶非定常气动载荷的计算误差是引起旋翼和机体运动仿真误差的主要原因。关键词：直升机；飞行动力学；机动飞行；非定常空气动力学；飞行仿真中图分类号：V212．4文献标识码：AAbstract：Anonlinearflightdynamicsmodelisestablishedforhelicopterlargeamplitudemaneuveringflightsimulationwhichtakesintoconsiderat

4、iontheeffectsofunsteadyaerodynamicsanddynamicstall，dynamicwakedistortioninducedbymaneuvers，elasticdeformationsofbladesandenginedynamics．Acoupledflap-lag-torsionelasticblademodelisformulatedbasedonthefiniteelementmethodandthecoupledrotor／fuselageequationsofmotionarepresentedi

5、nexplicitformusinganovelnumericalmethod．Thus，theentiremodelispresentedinfinite-stateform．Asanexample。apull—upmaneuverofhelicopterUH一60Aunderhighspeedflightconditionissimulated．Thecorrelationoftheresultswiththeflighttestdataisprovided．Itisshownthattheresultsagreewellwithfligh

6、ttestdataandtheprimarycontributiontOthediscrepancyofthesimula-tionofthemotionsoftherotorandfuselagecomesfrominaccuratepredictionoftheunsteadyairloadsonthebladesoftheadvancingsideinthenose-upprocess．Keywords：helicopter；flightdynamics；maneuver；unsteadyaerodynamics；flightsimula

7、tion武装直升机具有对地攻击能力强、隐蔽性高以及反应迅速等作战特点，在现代战争中的应用越来越受到重视。武装直升机特有的机动性和灵活性是其具有上述作战特点的基础。依据国外推荐的方案，机动性和灵活性在军用直升机效能评估(MOE)中所占权重为300A～40％[1]，足见其地位之重要。在新机型的研制周期中，为保证其具有合格的机动性和驾驶品质，通常在设计阶段就要求进行分析和检验[2]，这便需要建立高置信度的直升机飞行动力学模型。在美国军方颁布的《军用旋翼飞行器驾驶品质要求>)(ADS-33E)[2]中规定了23种任务科目基元，其中7个为迅猛机动科目，强

8、调飞行速度、姿态、过载系数和侧向速度等快速、大幅的变化，飞收稿日期：2010—04—01；修订日期：2010-07—11通讯作者：陈fj良E-mail