基于广义动态尾迹倾转旋翼飞行器数学建模

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1、第47卷第6期2015年12月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsDOI：10．16356／j．1005—2615．2015．06．009基于广义动态尾迹倾转旋翼飞行器数学建模鲁可h2刘春生1汪正中2杨永飞2(1．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016；2．中国直升机设计研究所旋翼动力学国家级重点实验室，景德镇，333001)V01．47No．6Dec．2015摘要：为了进一步提高倾转旋翼飞行器的建模精

2、度，采用广义动态尾迹理论建立旋翼的诱导速度模型，进而建立了旋翼气动力计算模型；考虑旋翼尾流对机翼的影响，建立了机翼气动力模型；考虑旋翼和机翼对其他升力面的气动干扰，建立相应的气动力计算模型；最后以XV一15倾转旋翼飞行器为例，对建立的模型进行验证。仿真结果表明：建立的飞行动力学模型可以很好地反映飞行器的物理特性，适用于倾转飞行器的飞行动力学研究。关键词：倾转旋翼飞行器；飞行动力学；广义动态尾迹；气动干扰；配平中图分类号：V211文献标志码：A文章编号：1005-2615(2015)06—0848-

3、08MathematicalModelingforTiltRotorAircraftBasedonGeneralizedDynamicWakeTheoryLuKe1～，LiuChunsheng1，WangZhengzhong2，YangYongfei2(1．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．NationalKeyLaboratoryofS

4、cienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanics，ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001，China)Abstract：Toimprovethemodelingprecisionofthetiltrotoraircraft，therotorinducevelocitymodelissetupbyusingthegeneralizeddynamicwaketheory，a

5、ndthenarotoraerodynamicforcecalculationmodelisestablished．Moreover，consideringtheeffectoftherotorwakeonthewing，awingaerody—namicmodelisestablished，andconsideringtheeffectoftherotorwakeandwinginterferenceonotherliftingsurfaces，thecorrespondingaerodynam

6、iccalculationmodelisalsoestablished．TheXV一15tiltro—toraircraftistakenasanexampletoverifythemodelingmethod．Thesimulationresultsshowthattheflightdynamicsmodelcanwellreflectthephysicalpropertiesoftheaircraftandcanbeappliedtoflightdynamicsresearch．Keyword

7、s：tiltrotoraircraft；flightdynamics；generalizeddynamicwake；aerodynamicinterference；trim由于前行桨叶激波和后行桨叶失速的影响，严重限制了普通直升机的飞行速度。为了突破直升机的飞行速度限制，倾转旋翼飞行器是一个很好的解决方案。倾转旋翼飞行器兼顾直升机的悬停和垂直起降性能与固定翼飞机高速飞行的优势，在军用和民用都有广阔的应用前景。基金项目：国家高技术研究发展计划(“八六三”计划)(2012AAll2201)资助项目；国

8、家航空科学基金(20115702002)资助项目。收稿日期：2014—12—09；修订日期：2015—01—06通信作者：刘春生，女，教授，博士生导师，E—mail：liuchsh@nuaa．edu．cn。第6期鲁可，等：基于广义动态尾迹倾转旋翼飞行器数学建模849倾转旋翼飞行器具有3种飞行模式：悬停和小速度前飞的直升机飞行模式、巡航高速前飞固定翼模式及直升机飞行模式向固定翼飞机飞行模式转换的倾转飞行模式。悬停和小速度飞行时，机翼处于旋翼的尾迹中，旋翼和机翼之间的强烈气动干扰作用产