超高空观测平台动力学特性分析及优化设计

摘要

本文研究对象为采用平流层飞艇形式的超高空观测平台，重点研究了平台的柔性特性和质量特性对平台动力学特性的影响，并对执行机构的配置位置提出了优化方案。本文的主要的研究内容分为以下几个方面：
　　首先，提取分析用刚体动力学模型。根据已有的平台非线性模型，对非线性模型进行线性化处理。对模型进行纵向平面及侧向平面的解耦，得到纵向平面和侧向平面的控制模型，为后续分析奠定基础。
　　接着，应用欧拉梁理论对平台柔性特性建模。从梁振动的基本方程出发，通过对振动方程的求解得到弹性变形与动力学参数之间的关系，并以纵向平面为例，进行Simulink模型仿真分析，得到在外力干扰下，柔性变形对动力学特性影响。
　　然后，对平台质量特性进行建模。考虑由于高度变化导致平台质量及附加质量变化时，平台动力学特性可能带来的影响。对质量矩阵变化时的模型进行仿真分析，得到了质量特性对动力学特性的影响。
　　最后，进行了执行机构配置的优化研究。分析了原有执行机构配置存在的不足，在保留尾部推进布局不变的情况下，对能够有效提高工作效率的腹部推进布局进行调整。提出了两种优化实现方案，并完成了仿真分析，说明方案的可行性。

目录

超高空观测平台动力学特性分析

DYNAMIC PROPERTIES ANALYSIS AND

摘　要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2 平流层飞艇国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 研究现状及存在的问题

1.3.1 飞艇动力学特性及推进优化研究现状

1.3.2 飞艇动力学特性及推进优化存在的问题

1.4 本文的主要研究内容及章节安排

第2章 坐标系及分析模型的建立

2.1 引言

2.2 坐标系及其变换关系

2.2.1 坐标系定义

2.2.2 坐标系间变换关系

2.2.3 运动参数简介

2.3 平台受力分析

2.3.1 流体惯性力

2.3.2 空气动力

2.3.3 重力与浮力

2.3.4 发动机推力及平流层风力

2.4 平台动力学模型

2.5 动力学模型简化

2.6 本章小节

第3章 平台柔性特性分析

3.1 引言

3.2 柔性分析及建模

3.2.1 柔性特性分析

3.2.2 柔性模型建立

3.3 柔性特性仿真与结果分析

3.3.1 由于常值风引起的影响仿真分析

3.3.2 由于发动机推力引起的影响仿真分析

3.4 柔性特性分析的结论

3.5 本章小结

第4章 质量特性分析

4.1 引言

4.2 质量和附加质量变化的原因分析

4.3 质量特性仿真与结果分析

4.4 质量特性分析的结论

4.5 本章小结

第5章 执行机构的优化设计

5.1 引言

5.2 原有执行机构分析

5.3 改进方案

5.3.1 改进方案一

5.3.2 改进方案二

5.4 执行机构优化的结论

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢