直升机缆位系统建模与仿真

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1、学术论文直升机缆位系统建模与仿真王喆1，佟向鹏2，高燕红1（1.中航工业北京航空精密机械研究所精密制造技术航空科技重点实验室，北京100076；2.海军驻北京地区导弹配套设备军事代表室，北京100089）[摘要]针对直升机绞车收放时缆位保持问题，建立了负载出水回收进舱阶段缆位的动力学模型。由于浮力与洋流作用突然消失，负载出水后发生摆动，将负载的摆动作为带有理想约束的质点系动力学系统，采用拉格朗日方程建立动力学模型。考虑直升机悬停提升的情况进行仿真，仿真结果表明建立的数学模型能够较好的模拟负载摆动时的缆位变化。[关键词]缆

2、绳动态模型；缆位；拉格朗日方程[中图分类号]V249[文献标识码]A[文章编码]1003-5451（2017）04-0037-03ModelingandSimulationofCableOrientationSysteminHelicopter121WangZhe,TONGXiang-peng,GaoYan-hong（1.AVICBeijingPrecisionEngineeringInstituteforAircraftIndustry,Beijing100076;2.NavalDelegateGroupofEquip

3、mentsfortheMissile,Beijing100089）[Abstract]Thedynamicmodelofcableorientationduringrecyclingusingwinchabovetheseaisestablishedtosolvetheproblemofkeepingthecableorientationinhelicopter.Duetothesuddendisappearanceofoceancurrentandbuoyancy,theloadbeginstoswing.Theswa

4、yoftheloadcanbeconsideredasdynamicofparticlesystemwithidealconstraintcondition.ThedynamicalmodelofcablecanbeestablishedthroughLagrangeequation.Inconsiderationoftherecyclingduringhelicopterhovering,simulationresultsshowthatthecablemodelisfeasiblewhichsimulatecurve

5、softhecableduringtheswayoftheload.[Keywords]Dynamiccablemodel;Cableorientation;Lagrangeequation直升机在海上执行吊放任务时，绞车对负载的收载进行圆锥摆运动。放控制是一个重要的问题，这关系着人机功效、设备安目前，缆绳-负载的建模方法按照缆位角的变化全。在无需人工干预的情况下实现绞车对负载的自主率可分为动态建模和静态建模。静态缆绳模型对系统收放，缆位控制是安全、快速收放的关键因素，而缆位的稳态进行受力分析，考虑到缆绳及流体的非线性特

6、[1-2]控制的核心是对缆绳-负载系统建立动力学模型。性，动态缆绳模型将缆绳简化为刚性杆，建立系统的运[3-5]考虑直升机处于悬停状态时绞车对负载的收放，负载动方程。本文考虑负载出水后浮力与洋流作用突经机腹喇叭口被下放至水中，任务结束后，经喇叭口将然消失，在重力及初始缆位角的作用下发生摆动，将负负载收入机舱。由于海面风及洋流等干扰因素的影响，载的摆动作为带有理想约束的质点系动力学系统，采负载出机腹后，缆绳与铅垂轴之间存在夹角，缆绳与负用拉格朗日方程建立动力学模型，最后在直升机悬停作者简介：王喆（1986-），女，工程师，

7、从事航空电控设计方面研究工作，曾在EI发表2篇论文。·37·直升机缆位系统建模与仿真的情况下，对提升负载时的缆位进行仿真，仿真结果表式中：n——系统中质点的个数，明建立的数学模型能够较好的模拟负载缆位运动。Fi——表示第i个质点所受的内、外约束力的矢量和。1缆位的动力学模型若忽略缆绳的柔性，不考虑其弹性形变，将悬挂点和负载看成两个质点，则组成的系统符合前面理想约绞车与负载通过缆绳连接，负载悬挂在绞车定滑束条件的定义。因此，采用拉格朗日方程来建立负载轮上，为使负载回收时尽可能的收入机舱内，定滑轮距回收时的数学模型。离飞机地

8、板有一定高度。负载出机腹后，与缆绳形成拉格朗日方程的普遍形式为：()圆锥摆，绞车上的缆绳约束装置减小了缆绳与喇叭孔d∂L∂L′−=Qi(i=1,2···k)（2）侧壁的摩擦，增加了摆动角度范围。dt∂qi∂qi将负载圆锥摆简化至二维平面来看如图1所示，缆∑kmv2/2绳与缆绳约束点下方铅垂线之间的夹角称为缆位角。式中