面向倾转旋翼机总体方案阶段的重心包线设计研究

摘要

倾转旋翼飞行器是一款融合了直升机垂直/短距起降和固定翼飞行器高速远航程等优点为一体应用潜力巨大的新型旋翼飞行器。倾转旋翼机重心包线设计的好坏不仅影响飞行器的飞行性能,更直接影响飞行器使用的经济性和安全性。目前国内也极少见到有关倾转旋翼飞行器重心包线与总体参数相综合的研究。
　　本文在对国内外研究的成果基础上,针对倾转旋翼机的重心包线和总体参数选择进行了以下研究:
　　首先,详细建立了倾转旋翼飞行器非线性飞行动力学数学模型。建立非线性数学模型的配平方法,初步分析了飞行器的配平特性及固定翼模式和直升机模式下的运动模态特性。
　　其次,根据倾转旋翼飞行器的重心位置对其操纵性和稳定性的影响,计算不同负载下纵向重心的前后限,进而确定了倾转旋翼机重心包线的计算方法。以XV-15倾转旋翼飞行器为算例,计算了飞行器二维及三维重心包线的范围并对结果进行了分析,验证了该方法的可行性。
　　最后,对飞行器的典型装载方案进行研究,并对倾转旋翼飞行器的主要总体参数进行了敏感性分析,为今后倾转旋翼飞行器总体设计和优化奠定了基础。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 倾转旋翼飞行器概述

1.3 国内外研究概况

1.4本文研究目的及主要研究工作

第二章 倾转旋翼飞行器飞行动力学数学模型

2.1 坐标系及转换关系

2.2 模型假设

2.3 机体运动方程

2.4 旋翼空气动力学模型

2.5 机翼空气动力学模型

2.6 机身和尾翼气动模型

2.7 平尾气动力模型

2.8 垂尾气动力模型

2.9 气动力和力矩在体轴系下的合成

2.10倾转旋翼飞行器操纵方案

2.11 理论模型框架

2.12 本章小结

第三章 倾转旋翼飞行器配平计算方法

3.1 倾转旋翼飞行器配平计算

3.2 倾转旋翼飞行器运动模态分析

3.3 本章小结

第四章 倾转旋翼机重心包线设计方法

4.1直升机模式重心前后限的确定方法

4.2 固定翼模式重心前后限的确定方法

4.3 重心包线计算流程

4.4 重心包线计算分析

4.5结果分析

4.6 倾转旋翼飞行器飞行品质

4.7 本章小结

第五章 倾转旋翼飞行器装载方案研究

5.1倾转旋翼飞行器装载方案分析

5.2 装载方案配置原则

5.3 装载方案的选择方法

5.4 重心位置调整方法

5.5 重心位置对燃油消耗的影响

5.6本章小结

第六章 多维重心包线计算及总体参数的分析

6.1多维重心包线计算

6.2总体参数敏感性分析

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1本文主要工作内容

7.2本文主要创新点

7.3后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文