带希勒伺服旋翼直升机的稳定性操纵性研究

摘要

直升机的稳定性较差，小型无人直升机的稳定性更差，需采取措施加以改善。希勒伺服旋翼是改善小型直升机稳定性的有效方法之一，它是在贝尔稳定杆的基础上发展起来的。贝尔稳定杆由一杆与两质量块组成，它与贝尔直升机的跷跷板旋翼垂直交叉放置，这种旋翼装置有助于加大角速度阻尼，改善贝尔直升机的稳定性，但同时也降低了操作性。希勒伺服旋翼在贝尔稳定杆的基础上，于两个质量块处添加了小翼，与贝尔稳定杆相比，希勒伺服旋翼自身的挥舞运动借助机械耦合引起旋翼二次变距，起到改善操纵性的作用。为了深入研究希勒伺服旋翼对直升机稳定性和操纵性的影响，本文首先分析了希勒伺服旋翼的功能和工作原理，推导了伺服旋翼的挥舞运动方程，建立了带有希勒伺服旋翼直升机的飞行动力学模型，然后以Yamaha R-50无人直升机为例，分析该直升机在悬停和前飞时的平衡、稳定性和操纵性，在此基础上进一步研究希勒伺服旋翼设计参数变化对直升机稳定性和操纵性的影响。