倾转旋翼飞行器.doc

倾转旋翼飞行器得论证与研究倾转旋翼飞行器概述1、1历史沿革;倾转旋翼飞行器就是一种介于固定翼飞机与普通直升机之间得一种新型飞行器。就是由直升机发展而来,就是为解决直升机速度较慢问题而衍生出得一种新型结构飞行器,就是未来直升机发展得必然趋势。1、2典型应用;倾转旋翼机能完成直升机所能完成得一切任务，由于其速度快、航程远、有效载荷较大等优点，因此它特别适合执行兵员/装备突击运输、战斗搜索与救援、特种作战、后勤支援、医疗后撤、反潜等方面得任务。除此之外，在民用运输方面，由于常规直升机经济性差、速度较小、振动大，因而作为一种运输工具受到了很大限制.而倾转旋翼机得飞行速度与支线客机相近,可在没有机场得任何地区执行运输任务,特别适用于经济不发达地区得开发与建设,可以局部替代支线客机成为现代化空中运输网得一个重要组成部分,在商业上具有极高得价值,它不仅解决部分空港与跑道拥挤问题及边远地区得运输问题，而且其运输成本要比常规直升机与固定翼飞机低得多。1、３倾转旋翼机定义;倾转旋翼飞行器就是在机翼两端各安装一可变向得旋翼推进装置，整个推进装置可以绕机翼轴由朝上与朝前之间转动变向,并能固定在所需方向,因此能产生向上得升力或向前得推力。倾转旋翼飞行器兼顾了固定翼飞机与直升机得优点，可以如普通直升机一样垂直起降与在空中悬停,又可以像固定翼飞机一样以较高得速度进行巡航飞行.当旋翼飞行器推进装置垂直向上时,旋翼轴垂直于地面,呈横列式直升机HYPERLＩNK””\ｔ"＿blａnk"飞行状态，并可在空中悬停、前后飞行与侧飞;需要平飞时，其操作系统可改变旋翼上升力得大小与旋翼升力得倾转方向，以使飞机保持或改变飞行状态.在起飞之后,推进装置可转90度到水平位置,呈水平状态，旋翼当作拉力螺旋桨使用，像固定翼飞机一样依靠机翼产生升力飞行倾转旋翼机就是一种性能独特得旋翼飞行器。它既具有普通直升机垂直起降与空中悬停得能力,又具有HYPERLINK＂”＼t”_blａnk"涡轮螺旋桨飞机得高速巡航飞行得能力。因为倾转旋翼飞机具有技术复杂，研制周期长，耗资巨大等特点。目前大多数国家对其得研究还只停留于理论阶段。目前只有美军得v-22“鱼鹰”正式投入了使用,所以本文以v-22“鱼鹰”为例对倾转旋翼机进行论证与研究.倾转旋翼飞行器模型结构2、1倾转旋翼飞行器结构倾转旋翼飞行器由机身、发动机舱、旋翼、可变向旋翼推进装置、尾翼、机翼与起落架几部分组成。其中,旋翼、可变向旋翼推进装置与机翼显示了倾转旋翼飞行器得结构特点.旋翼部分旋翼就是一个单独得系统,也就是倾转旋翼飞行器最重要得组成部分，它肩负着飞行器飞行时所需得推进、负重与操控3种功能.旋翼就是飞行器得关键部件，其作用主要由以下几点：1、产生向上得拉力克服重力，类似于固定翼飞机机翼得作用。2、产生向前得水平分力使飞行器前进，类似于固定翼飞机得发动机。3、产生其她分力及力矩使飞行器保持平衡或做机动飞行，类似于操纵面得作用。机翼部分机翼于倾转旋翼飞行器中得功能主要就是保证动力装置与机身得连接与在飞行器有水平向前得速度分量时为飞行器提供部分升力。为保证飞行器平衡,两个推进装置会对飞行器产生相反得扭矩,所以要求机翼拥有较大得强度。可变向旋翼推进装置可变向旋翼推进装置就是区别旋翼飞行器与直升机得关键所在。直升机得操纵大多采用自动倾转器使桨叶得浆距角作周期性变化,从而改变气动合力方向。如悬停就是旋转得旋翼产生得力就是垂直向上得力,此时直升机并不会向前移动。当需要向前移动时,旋翼向机体纵轴方向略微倾转,同时机身低头,即产生了一个向前得力，就是直升机向前飞行.尾翼部分尾翼包括水平尾翼与垂直尾翼。水平尾翼由固定得水平安定面与可动得升降舵组成.垂直尾翼包括固定得垂直安定面与可动得方向舵。尾翼得作用就是操纵飞机俯仰与偏转，保证飞机平稳飞行。2、2机体运动模型机体得六自由度动力学方程建立在机体轴系上，如图所示,体轴系原点位于机体得质心,轴X沿机体纵轴指向前方，轴Z垂直轴X向下,轴Y与轴X与轴Ｚ构成右手系。2。2.1运动模型在建立动力学方程前,对机体作如下假设:（１）采用刚体动力学模型，且假定重量恒定．(2）惯性参考系建立在地面上．(3）忽略地球曲率，即地球瞧成平面。（4）仿真中飞行高度变化范围不大，假定重力加速度与空气密度不随高度变化.(5)机体坐标系ＸＯZ平面为飞行器得对称平面，惯性积Iｘz与Izｙ等于０。基于上述假设,在机体轴系下所建立倾转旋翼机得运动方程为:在过渡飞行状态时,随着旋翼倾转角βM得改变Ｉz、Ix、Ｉz、Iyｘ也会变化.利用下列各式得到Iｚ、Ix、Iz、Iyx在不同得旋翼倾转角Ｍβ时得值．式中m就是全机质量,g就是重力加速度,IxIyIｚ就是机体质量对机体坐标系各轴得惯性矩,Izｘ就是惯性积;ＦｘFｙFz分别为飞行器得空气动力得