直升机吊挂飞行稳定性和操纵性分析.pdf

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1、第43卷第3期2011年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．43No．3Jun．2011直升机吊挂飞行稳定性和操纵性分析齐万涛陈仁良(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016)摘要：建立直升机吊挂飞行的直升机／吊挂物／吊索耦舍飞行动力学模型。其中直升机基本飞行动力学模型，包括挥、摆耦合的旋翼桨叶挥舞，摆振模型和弹性扭转模型，采用动态入流理论的旋翼尾迹模型，并考虑了旋翼尾迹对吊挂物的影响，还有直升机六自由度运动模

2、型；建立了吊挂物刚体运动模型和根据风洞实验结果确定的吊挂物气动力模型，吊索采用柔索模型。在此基础上，比较了无吊挂配平操纵量与实验结果和吊挂飞行配平计算结果，分析了吊挂物对直升机平衡稳定性的影响以及直升机质心位置和吊点位王对稳定性的影响，在频城里进行了吊挂飞行的操纵性分析，计算结果与飞行实测进行了对比，二者吻合较好．关键词：直升机；吊挂；配平；稳定性；操纵中图分类号：v212．1文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)03—0406—07StabilityandControlCharacteristicAnalysis

3、forFlightofHelicopterwithSlung—loadQiWantao，ChenRenliang(ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Acoupledmathematicalmodelofhelicopter，slungloadandslingmotionsisdevelopedforheli—

4、copterslungloadflight．Inthebasichelicopterflightdynamicmodel，theflagandlagcoupledmodelandthebladetorsionmodelaredeveloped．Athreestatedynamicinflowmodelofthemain—rotorwakeiSused．TheinfluenceofrotorwakeontheslungloadiSconsidered．Thesixdegree—of—freedomequationsofmotiono

5、ftheaircraftandslungloadaredeveloped．TheaerodynamicloadappliedontheslungloadisdeterminedbasedonwindtunneItest．Elasticcablemodelsofslingaredeveloped．Thetrimresultswithoutslung—loadarecomparedwithflighttestresultsandtheslung—loadflightcondition．Therela—tionshipbetweenth

6、estabilitycharacteristicsandthelocationofthehelicoptercenterofgravityandtheslung-loadIiftpointsisdiscussed．Thefrequencydomainresponsevalidationwithflighttestisconduct．ed．Thecomputedresultsareingoodagreementwithflighttestresults．Keywords：helicopter；slung-load；trim；stab

7、ility；control与直升机非吊挂飞行相比，直升机吊挂飞行增加了新的气动载荷、重力载荷，和因此产生的对直升机质心的力矩，并且由于吊挂物和直升机的运动和气动力相互耦合，其飞行运动模式、稳定性和操纵性均发生改变。开展直升机吊挂飞行特性的研究对减少飞行试验费用、提高吊挂运输效率和飞行安全都有重要意义。国外在20世纪60年代就开始进行吊挂飞行研究，包括直升机吊挂飞行建模、仿真及飞行试验验证。Gassaway等人[1]以Flightlab软件为平台，针对UH-60直升机的吊挂飞行进行仿真，计算结果和试飞结果较为吻合。国内从20世纪80

8、年代结合直8型直升机开始研究直升机的吊挂飞行。孙传伟等人[21建立了直升机外吊挂六自由度刚体动力学模型，分析了悬停时总距和前推杆阶跃输入下的收稿日期：2010—11—16；修订日期：2011—03-23通讯作者：陈仁良，男，教授，博士生导师，196