垂直/短距起降飞机非线性动力学建模与仿真

垂直/短距起降飞机非线性动力学建模与仿真

论文摘要

垂直/短距起降(V/STOL)飞机具有广泛而高效的军事应用前景.为研究V/STOL飞机复杂的飞行控制问题,需要建立能够准确反映其动态特性且可用于飞行仿真的动力学模型.综合考虑V/STOL飞机的多进气道气流量变化、大迎角非线性和迟滞非定常特性、地面效应和喷气诱导效应等因素的影响,利用线性叠加原理并结合机理建模与经验公式,建立了全面的推进/气动力与力矩模型;在此基础上,基于刚体动力学和运动学原理,推导得到了V/STOL飞机的全状态六自由度非线性数学模型;最后,仿真分析了V/STOL飞机的地面效应和喷气诱导效应引起的动力学变化及其三角翼非定常动力学特性.结果表明:地面效应对V/STOL飞机动力学的影响可以忽略,而近地飞行时的喷气诱导效应会导致较大的升力损失,离地越近损失越大;V/STOL飞机的非定常动力学源于飞机迎角变化所引起的气动力滞环效应,且迎角越大、空速越小,滞环效应越显著,非定常动力学特性越强.所建模型物理意义明确、计算方便,能够较为准确地反映V/STOL飞机的动力学特性,可为其不同飞行模式下的模型简化应用和飞控系统设计提供帮助.

论文目录

  • 1 V/STOL飞机概念模型
  • 2 力与力矩模型
  •   2.1 推进系统产生的力与力矩
  •   2.2 空气动力产生的力与力矩
  •     2.2.1 非线性定常气动力模型
  •     2.2.2 地面效应和喷气诱导效应模型
  •     2.2.3 非线性非定常气动力模型
  • 3 六自由度非线性数学模型
  •   3.1 动力学模型
  •     3.1.1 飞机质心动力学方程
  •     3.1.2 飞机转动动力学方程
  •   3.2 运动学模型
  •     3.2.1 飞机质心运动学方程
  •     3.2.2 飞机转动运动学方程
  • 4 仿真分析
  •   4.1 地面效应和喷气诱导效应的影响
  •   4.2 非定常气动力的特性
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 高阳,吴文海,周思羽

    关键词: 垂直,短距起降飞机,非线性模型,推力矢量,非定常气动力,动力学特性

    来源: 哈尔滨工业大学学报 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 海军航空大学(青岛校区)航空仪电控制系

    基金: 国家自然科学基金(51505491)

    分类号: V212

    页码: 115-122

    总页数: 8

    文件大小: 664K

    下载量: 299

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