倾转旋翼机非线性建模及验证.pdf

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02—0054—06倾转旋翼机非线性建模及验证彭程，王新民，陈晓，曹宇燕(西北工业大学自动化学院，陕西西安710129)摘要：关于飞机旋翼动特性建模的研究，针对XV一15倾转旋翼飞行器具有直升机、过渡和固定翼三种工作模态，建模复杂的问题，提出了一种分块建模的方法，使得建模过程更加灵活和简化。机体建模部分，考虑旋翼尾流对机翼、垂直尾翼和水平尾翼造成的滑流干扰以及短舱倾转对飞机转动惯量、惯性积和重心造成的影响，大大提高了所建模型的精确度；旋翼建模部分，对旋翼参数进行无因次化后，利用叶素法进

2、行气动力建模。最后，为验证模型的正确性和有效性，在不同飞行速度下对所建模型进行配平，并将配平的结果与倾转旋翼通用模型做对比。结果表明所建模型能很好的反映倾转旋翼机的飞行特性，为飞行优化控制律研究提供很好的模型基础。关键词：倾转旋翼飞机；滑流干扰；叶素法；配平中图分类号：V212．4文献标识码：BNonlinearModelingandItsValidationforTiltrotorAircraftPENGCheng，WANGXin—min，CHENxiao，CAOYu—yan(SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnic

3、alUniversity，Xi’anShanxi710129，China)ABSTRACT：Inthispaper，theblockmodelingmethodwasprovidedforthecomplexproblemofmodelingXV一15tihrotoraircraft，whichhasthreeoperatingmodesofhelicopter，transitionandairplane．Itcanmakethemodelingprocessmoreflexibleandsimplified．Inthemodelingprocessofthea

4、irframe，theslipstreaminterferencedevelopedbytherotorwakeatwing，horizontalstabilizerandverticalstabilizerandtheCG(centerofgravity)shiftandthemo—mentsofinertiachangeoftheaircraftduetonacellemovementweretakenintoaccount，whichgreatlyimprovestheaccuracyofthemode1．Inthemodelingprocessofthe

5、rotor，aftertherotorparametersbeingdimensionlessed，thebladeelementtheorywasutilizedtoestablishtheaerodynamicmodeloftherotor．Finally，inordertoverifythecor—rectnessandeffectivenessofthemodel，thetrimmingresultsofthemathmodelunderdifferentflightspeedswerecomparedwiththatoftheGenericTilt—R

6、otorSimulation(GTRS)mode1．Thecomparisonresultshowsthatthetil．trotorflightcharacteristicsarewellreflectedbythemathmodal，providingagoodfoundationforthefollowingstudyofthecontrollawofthismode1．KEYWORDS：Tiltrotoraircraft；Slipstreaminference；Bladeelement；Trimming虑旋翼尾流对机翼的影响且将旋翼产生的力简化为一大小1

7、引言方向可变的向量，因此不能反映倾转旋翼飞行器的飞行倾转旋翼飞机是一种新型的航空器，它的短舱能够进行特性。一5。一90。倾转，使飞机兼具升机和固定翼飞机的优点。但本文基于飞行动力学原理，采用分块法对倾转旋翼机进同时由于短舱的倾转，飞机的稳定性和控制性会有明显的改行机理建模，将飞行器分为机体和旋翼两大部分，其中机体变，这就决定了其数学模型要比其它飞行器复杂得多。文献又包括水平尾翼、垂直尾翼、机翼、机身四个部件。机体部[1，2]介绍了倾转旋翼机的建模过程，但关于旋翼的建模过分，采用了成熟的气动力计算模型，同时考虑了旋翼尾流对于简单且模糊不清，参考性不大；文献[3]建

8、立的数学模型忽机体各部件