升力风扇无人机动力补偿系统设计与分析

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1、第6卷第3期航空工程进展Vol·6No·32015年8月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．2015文章编号：1674—8190(2015)03—319—07升力风扇无人机动力补偿系统设计与分析申懿，张炜(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：升力风扇无人机具有独特的动力系统，对升力风扇无人机着陆过程的动力补偿系统的设计与分析显得尤为重要。建立升力风扇无人机纵向状态方程并进行简化，在此基础上构建动力补偿控制基本结构，针对升力风扇无人机的特点建立多种补偿相结合的动力补偿系统并对其进行仿真分析，表明迎角恒定的动力补偿系统比速

2、度恒定的动力补偿系统响应时间短，但是存在阻尼不足的问题。针对阻尼不足造成的震荡问题，结合升力风扇无人机自身的特性进行纵向过载的反馈以及在扰流片参与下的动力补偿，结果表明补偿后的飞机运动模态阻尼良好，有效地增加了航迹角对姿态角的跟踪精度。关键词：升力风扇；无人机；着陆；动力补偿；轨迹控制中图分类号：V249文献标识码：ADesignandAnalysisofthePowerCompensatorSystemofLift—fanUAVShenYi，ZhangWei(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an71

3、0072，China)Abstract：Thelift-fanUAVisofuniquepowersystem，whichisveryimportantfordesignandanalysisofthepowercompensatorsystemduringthelandingprocessoflift—fanUAV．Firstly，thelongitudinalstateequationoflift—fanUAVisestablishedandsimplified．Thenthebasiccontrolstructureofpowercompensatorisbuilt．Finall

4、y，aimingatthecharacteristicoflift—fanUAV，thepowercompensatorsystemintegratingvariouscom—pensatorsisestablished，andthissystemissimulatedandanalyzed．Theresultindicatesthatthesimulationre—sponsetimeinthepowercompensatorsystemwiththeconstantangleofattackisshorterthantheconstantair—speed．However，thed

5、ampingwhichcancauseoscillationisdeficiency．InordertOalleviatetheoscillation，thelongitudinaloverloadingisanalyzedaccordingtothespecificcharacteristicsoflift—fanUAV，andtheeffectofpowercompensationwithspoilerisalsoresearched．Theresultsshowthatthestatesofaircraftmovementwiththecompensationaregood，an

6、dthetrackingprecisionoftheattitudeangleandflightpathangleisefficientlyin—creased．Keywords：lift—fan；UAV；landing；powercompensatorsystem；path-linecontrol0引言典型的垂直起降飞机有F-35B战斗机、升力风扇概念运输机叫以及扇翼战斗机嘲。升力风扇无人机是垂直起降飞机的一种，是升力风扇技术在无人机设计中新的应用方向，它能够兼具短距／垂直起降收稿日期：2014—03—05；修回日期：2015-02—27通信作者：张炜，weizhangxian@nw

7、pu．edu．ca和高速飞行能力，从而实现固定翼多功能无人机在特殊环境(例如航母、常规水面舰艇、岛礁等)下的常态部署，以加强其快速反应和综合作战能力[3]。飞机的自动飞行控制系统和自动动力补偿系统(AutomaticPowerCompensatorSystem，简称APCS)分别操纵和控制飞机的舵面和油门[4。5]。动力补偿系统是自动飞行控制系统的重要环节，它是将一定的控制指令施加在发动机的自动油门控制杆上，通过改变发动机的推力来改变飞行器的速