自转旋翼陆空车辆的性能仿真

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1、自转旋翼陆空车辆的性能仿真张鹏2015年6月中图分类号：UDC分类号：自转旋翼陆空车辆的性能仿真作者姓名张鹏学院名称机械与车辆学院指导教师项昌乐教授答辩委员会主席陈慧岩教授申请学位工程硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月PerformancesimulationofthelandandairvehiclewithgyroplanerotorCandidateName：PengZhangSchoolorDepartment:SchoolofMechanicalandVehicularEngineer

2、ingFacultyMentor:Prof.ChangLeXiangChair,ThesisCommittee：Prof.HuiYanChenDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要自转旋翼式陆空车辆是同时具有陆上行驶功能以及空中飞行能力的多域机动平台，陆空车辆拥有跳飞和无动力时的被动安全降落以及野外作战等功能。这种陆地和空中两用的特殊车辆在反恐、巡逻、救援和运输等多个方面可以起到重要作用。本文结合动力指标和需求，从陆空车辆的总体参数设计，飞行动力学模型的建立，陆空

4、车辆飞行性能的仿真分析和三维视景功能演示等四个部分展开研究工作。在总体设计部分，首先从需求出发，结合给定的战技指标，对比各种飞行方案，初定飞行方案，并对方案中的主要部件的有关参数进行计算。其中对旋翼机的飞行原理进行了介绍，并对主旋翼、螺旋桨、垂尾和平尾的参数选择进行了计算，最后完成了驱动部件的参数计算。针对陆空车辆进行动力学特性研究，建立陆空车辆飞行动力学模型，首先在不同坐标系下分别建立各个部件的模型，然后将各部件所产生的力和力矩转换到机体坐标系中进行合成，从而构成飞行数学模型。动力学模型的建立也是进行仿真、配平以及稳定性分析的基

5、础。根据所建立的动力学模型，对陆空车辆的性能进行仿真预测。对模型进行配平分析，研究不同稳定前飞速度下各操纵量的变化，研究车辆各部件的升阻特性以及主旋翼的驱转、阻转特性。结合跳飞原理，仿真验证跳飞过程中跳飞高度和速度的变化情况。设计缩比样机的跳飞试验，将试验结果与理论计算作对比，验证仿真的准确性。利用Vehiclesimulator这款飞行模拟软件对陆空车辆进行视景功能的演示。结合使用CATIA和3DSMAX这两款软件的建模和渲染功能建立了陆空车辆的3D模型，给定控制指令，在场景中完成车辆的演示。关键词：陆空车辆；性能仿真；飞行动力

6、学；旋翼机I北京理工大学硕士学位论文AbstractThelandandairvehiclewithgyroplanerotorisamulti-domainmobileplatformwhichcandriveandfly,thevehiclecanrealizericochetandunpoweredlandingsafely.Thelandandairvehiclesincounter-terrorism,patrol,rescue,transportationandotheraspectscanplayanimportan

7、trole.Thefourpartsofworkaretheoverallparameterdesignofthelandandairvehicles,thevehicledynamicsmodel,performancesimulationandanalysisofthevehicleandvisualsimulation.Intheoveralldesignpart,firstofall,combinedwithgivenindicatorsandthedemand,comparingwithvariousflightplan

8、,choosetheinitialflightplanandcalculatetheparametersofthemaincomponents.Introducetheprincipleofthegyroplaneandparametersofth