无尾桨直升机的操纵性和稳定性分析

摘要

无尾桨（NOTAR）直升机通过环量控制尾梁和尾部喷气锥产生侧向力控制直升机的航向，具有结构简单、重量轻、噪声小、气动效率高等优点。本文对无尾桨直升机的平衡和操纵稳定性进行研究。首先根据叶素理论、儒可夫斯基升力定理和动量定理建立了环量控制尾梁和喷气锥的气动力模型，以一架50kg级的无尾桨直升机为样例，确定了其总体参数、旋翼参数和航向控制系统的参数。然后，在考虑了旋翼诱导入流的非均匀性及旋翼下洗流对垂尾和平尾的气动干扰等因素的基础上，建立了无尾桨直升机的平衡方程，采用牛顿迭代法对样例无尾桨直升机进行了配平计算，并对配平计算结果进行了分析；建立了无尾桨直升机的运动方程，采用数值计算方法获得了样例无尾桨直升机的气动导数和操纵导数。最后，根据小扰动假设，分析了该无尾桨直升机的稳定性和操纵性。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 环量控制原理与无尾桨直升机的概念

1.3 环量控制研制状况

1.4 无尾桨直升机的发展历史

1.5 本文的主要工作

第二章 无尾桨直升机航向控制系统气动建模

2.1 引言

2.2 环量控制尾梁气动力模型

2.3尾部喷气舵气动力模型

2.4样例直升机的环量控制尾梁设计

2.5 本章小结

第三章 无尾桨直升机飞行动力学模型

3.1 引言

3.2 坐标轴系

3.3旋翼气动力模型

3.4平尾气动力模型

3.5垂尾气动力模型

3.6机身气动力

3.7全机重力

3.8直升机机体运动方程

3.9本章小结

第四章 无尾桨直升机的平衡计算及配平结果

4.1直升机平衡方程

4.2无尾桨直升机的平衡方程的求解

4.3 样例直升机的配平计算及结果分析

4.4 本章小结

第五章 无尾桨直升机的操纵性和稳定性分析

5.1 引言

5.2无尾桨直升机运动方程

5.3无尾桨直升机运动方程的线化假设

5.4无尾桨直升机运动方程的线化

5.5无尾桨直升机气动导数和操纵导数的计算

5.6稳定性分析

5.7操纵性分析

5.8本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 进一步研究的方向建议和展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文