直升机飞行动力学建模及仿真

《直升机飞行动力学建模及仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第４１卷增刊２吉林大学学报（工学版）Ｖｏｌ．４１Ｓｕｐ．２２０１１年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐｔ．２０１１直升机飞行动力学建模及仿真栗英杰１，２，赵丁选１，赵颖１，侯敬巍１，李善锋３，杨国君２（１．吉林大学机械科学与工程学院，长春１３００２２；２．空军航空大学基础基地，长春１３００２２；３．吉林铁道职业技术学院，吉林吉林１３２００２）摘要：为了在直升机飞行模拟器上实现虚拟驾驶，建立了六自由度的直升机动力学模型。该模型以拉格朗日方程为基础，以实时获取的驾驶杆状态信息为输入，

2、对直升机受力进行了简化分析。采用龙格库塔法进行动力学模型的实时解算。最后通过与实际试飞数据比较以及仿真画面，验证了此动力学模型和仿真算法具有较高的可靠性，能更精确地对直升机机动飞行科目进行预先性研究。关键词：应用力学；动力学模型；拉格朗日方程；仿真；直升机中图分类号：Ｏ３１３．３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－５４９７（２０１１）Ｓｕｐ．２－０２４１－０５Ｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒａｖｉａｔｉｏｎ１，２，ＺＨＡＯＤｉｎｇ－ｘｕａｎ１，ＺＨＡＯＹｉｎｇ１，ＨＯＵＪｉｎｇ－ｗｅｉ１，ＬＩＳｈａｎ－ｆｅｎｇ３，ＹＡＮ

3、ＧＧｕｏ－ｊｕｎ２ＬＩＹｉｎｇ－ｊｉｅ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＢａｓｅｏｆＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｉｒＦｏｒｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ；３．ＪｉｌｉｎＲａｉｌｗａｙＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｌｉｎ１３２００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅａｉｍｏｆｖｉｒｔｕａｌｌｙｐｉｌｏｔｉｎｇｏｎｆｌｉｇ

4、ｈｔｓｉｍｕｌａｔｏｒ，６－ＤＯＦｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＬａｇｒａｎｇｅｅｑｕａｔｉｏｎ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｌｙａｃｑｕｉｒｅｄｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍｊｏｙｓｔｉｃｋａｓｔｈｅｉｎｐｕｔ，ａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｆｏｒｃｅｏｎｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＡｄｏｐｔｉｎｇＲｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａｉｔｅｒａｔｉｖｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｅｑｕａｔｉｏｎｗａｓｓｏｌｖｅｄｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ．

5、Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈａｃｔｕａｌｆｌｉｇｈｔｄａｔａａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｅｎｅ，ｓｏｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎａｓａｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎａｄｖａｎｃｅｆｏｒｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｍａｎｅｕｖｅｒｆｌｉｇｈｔｓｕｂｊｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｐｌｉｅｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ；ｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌ；Ｌａｇｒａｎｇｅｅｑｕａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ［２－

6、５］通过动力学建模，利用驾驶模拟器对直升机升机飞行进行了仿真研究，但其动力学建模大进行飞行模拟可以增加飞行试验的把握性和结果都局限于以传统的牛顿定律为基础，而其数值解［６］的可预见性，并具有降低风险、节省时间、节约人法又采用精度较低的欧拉方法，导致与实际飞［１］力和物力资源等优点。国内外有部分学者对直行数据相差较远。在此背景下，本文以分析力学收稿日期：２０１０－１２－３０．基金项目：吉林省科技发展计划重点项目（２００８５００６，２００９０３３５）．作者简介：栗英杰（１９７４－），男，博士研究生．研究方向：动力学建模及虚拟现实．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｎｇｊｉｅ９５２７＠ｓｉ

7、ｎａ．ｃｏｍ通信作者：赵丁选（１９６５－），男，教授，博士生导师．研究方向：动力学建模及虚拟现实，液压伺服控制．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｄｘ＠ｍａｉｌ．ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ·２４２·吉林大学学报（工学版）第４１卷中的拉格朗日方程为基础，建立直升机的六自由（１）空中飞行时，将机身（除去旋翼、尾翼）看度动力学模型，采用精度较高的四阶龙格库塔法作刚体，且具有质量对称平面。对其求数值解，并借助实时驱动引擎ＯｐｅｎＧＶＳ（２）发动机的输出功率始终能满足旋翼保持与复杂的三维视景建模软件ＭｕｌｔｉＧｅｎＣｒｅａｔｏｒ，恒定转速的需求，即旋翼转速是不变的。对直升机飞行视景仿