倾转旋翼机飞控系统软件模块化设计

倾转旋翼机融合了定翼机与直升机的优点,它可以像直升机一样垂直起降和悬停,也可以像定翼机一样以较高速度进行远程飞行.本文主要对倾转旋翼机的飞行控制系统软件进行设计.首先介绍了飞控系统的硬件构成.然后对飞控系统的功能进行划分.最后根据功能将其分为过渡过程控制、飞行控制、遥控、遥测、导航和失控检测六个模块,并进行详细设计,给出了设计的程序流程图     

倾转旋翼机短距起飞单发失效着陆的轨迹优化

为进一步改善倾转旋翼机短距起飞单发失效后着陆轨迹优化的操纵策略,建立适用于倾转旋翼机单发失效后轨迹优化的增广飞行动力学模型并进行计算分析.首先,在基本纵向刚体模型的基础上建立关于操纵量的代数方程和微分方程组,形成增广飞行动力学模型,从而能反映出旋翼拉力系数、后倒角与驾驶员操纵杆量之间的关系,同时也能在轨迹优化中考虑到操纵系统特性对操纵量变化速度的限制,避免操纵量在优化过程中跳跃不连续;然后,采用直接转换法将着陆过程中的最优操纵策略和最优轨迹问题转化为非线性规划问题,并使用序列二次规划算法进行求解;最后,以XV-15倾转旋翼机为例,计算了短距起飞单发失效后安全着陆的最优解,并与相关文献数据进行对比.结果表明,在飞行路径、地速、旋翼转速和俯仰角的变化趋势与文献基本一致的情况下,需用功率、拉力系数与纵向周期变距杆位移等变化更加柔和,此外优化结果还包含了现有方法无法得到的操纵量和操纵速率信息.由增广飞行动力学模型得到的轨迹优化结果可以为单发失效时驾驶员实施安全着陆提供更多有用的依据.     

倾转旋翼机涡环状态数值模拟及数学建模

倾转旋翼机垂直下降或斜下降过程中包含极为危险的涡环状态,为掌握涡环状态下其气动载荷、流场变化规律,建立涡环边界数学模型,为相应飞行仿真和飞行试验提供数学模型。采用基于滑移网格技术的CFD方法模拟了倾转旋翼机的涡环状态,研究了倾转旋翼机垂直下降飞行时涡环状态流场、力和力矩的演变规律,提出了倾转旋翼机涡环边界计算方法,并得出了涡环边界解析表达式。结果表明：与直升机涡环状态的主要区别为,倾转旋翼机的机翼降低了单个旋翼涡环状态的影响,但倾转旋翼机旋翼分布的对称性,提高了飞行器滚转力矩失衡的风险;倾转旋翼机垂直下降速率v_H/v_h为0.9左右时,会进入成熟的涡环状态,旋翼拉力损失最大,为18%;倾转旋翼机垂直下降时的涡环状态对应的下降速率为0.583≤v_H/v_h≤1.516,风险一方面来源于倾转旋翼机左、右两部分旋翼拉力不对称导致倾覆,一方面来源于倾转旋翼机旋翼拉力损失过大导致坠毁;根据涡环状态危险程度,建立了垂直下降和斜下降状态的涡环边界数学模型。结果可为倾转旋翼机的设计和安全飞行提供下降速度规避依据。     

配气机构的多体系统动力学分析

运用多体系统动力学的原理来模拟配气机构的运动学和动力学特性 ,讨论了配气机构多体系统动力学建模和分析的方法 .由于配气机构中的柔体多是细长零件 ,可采用有限段的方法建立其模型 ,其它零件如凸轮、气门头等视为刚体 ,再施加上约束、力和运动激励之后即完成了整个系统模型的建立 .其动力学方程可采用拉格朗日乘子法建立 .作为一个应用实例 ,对云南内燃机股份有限公司生产的 4 10 0QB发动机的配气机构进行了建模分析 ,结果表明该机构的运行情况良好 ,但气门的通过能力以及凸轮 挺柱副的润滑效果有待进一步提高     

多体系统动力学应用软件

对近年多体系统动力学的发展，建模方法，数值计算方法，计算机通用软件进行了回顾，并指出了该研究方向国际发展动态。     

倾转四旋翼飞行器直升机模式操稳特性分析

针对倾转旋翼飞行器直升机模式下的操纵性和稳定性进行了研究分析,为后续控制系统的设计提供一定的理论依据.在考虑旋翼-机翼干扰的情况下建立了倾转四旋翼飞行器飞行动力学模型并结合试验数据进行验证.提出了一种适用于直升机模式下的操纵策略并对飞行器进行了配平计算.以该操纵策略为基础,计算了相应的操纵功效和操纵耦合,并分析了主要稳...     

基于小变形的柔性多体系统运动学分析

多体系统中柔性体运动一般分为体参考系的范围运动和变形运动。在多数场合,柔性体的变形运动是较小的,可以用对变形广义坐标线性化的动力学方程描述系统动力学行为。但是,目前通用的一些动力学建模方法用于柔性体动力学建模时,存在过早线性化缺陷,导致最终的动力学方程遗失了一些重要的刚柔耦合项。本文采用非线性变形场描述,计及含有变形广义坐标及其导数的二阶小量项,将这种非线性保留到求出偏速度后,再线性化,建立了柔性     

多体系统坠撞的动响应研究

利用“碰撞弹簧”概念和多刚体系统动力学方程，对多体系统碰撞响应问题进行了研究，并由数值积分程序求得结果，使复杂的多体碰撞过程得到定量的描述。     

多体系统动力学在配气凸轮型线改进设计中的应用

介绍了运用多体系统动力学进行配气机构运动学和动力学特性仿真的方法,并对4102QB发动机的下置式配气机构进行了分析,发现其凸轮型线有待进一步优化.采用4种不同参数的低次分段组合Ⅰ型凸轮型线、两种高次多项式型线和复合摆线设计了7种型线,并将其运用于该配气机构的多体系统动力学模型中.通过分析比较,找出了较为理想的凸轮型线.     

发动机曲轴多体动力学仿真分析

研究国内某直列四缸发动机曲轴,采用非线性多体动力学理论对该曲轴进行了受力分析。利用多体动力学软件AVL EXCITE PU,建立曲轴仿真模型,并对曲轴主轴承进行动力学分析及计算。运用这种仿真方法能够在较短时间内分析得到最为接近曲轴实际工况中发生的结构变化,根据对曲轴的自由模态、气压力矩的频谱范围、位移变化曲线以及曲轴在一个工作循环内的应力变化情况等仿真结果的分析得出曲轴结构的薄弱区域,以达到快速找到薄弱区域并对其进行优化的目的,同时也为后期轴承结构设计提供了依据。     

曲轴强度多体动力学与有限元子模型法仿真

建立以曲轴系为核心的多柔性体动力学仿真系统,曲轴系及气缸体组件模型采用AVL Excite软件进行刚度与质量矩阵装配.在考虑轴承弹性流体动力学特性的条件下得到各轴颈轴心轨迹和油膜压力分布,利用有限元（FEA）子模型方法先求解曲柄臂整体模型的结果并驱动圆角子模型,得到危险工况下圆角精细有限元模型的各处动态应力历程及分布,最终使用高周疲劳应变寿命模型校核了圆角动态疲劳安全系数满足设计要求.对曲轴结构模态和运转条件下扭振响应的计算结果与实验值进行了对比,说明柔性体多体动力学结合有限元子模型方法进行曲轴动态疲劳强度的计算和校核是精度和效率均较高的一种计算方法.     

汽车钢板弹簧多体模型建立的一种方法

分析了应用ADAMS软件建立汽车钢板弹簧动力学模型的方法,用中性面法建立了SUV型车用钢板弹簧模型,并验证了模型的正确性。某SUV车型的整车操稳性仿真结果表明,该车型操稳性良好,提出的中性面法是一种简单、有效的新方法。     

带有转动附件的多柔体簇系统动力学拟变分原理及其应用

应用混合坐标法对多柔体簇系统进行运动学描述,得到附件和根体的动能,建立带有转动附件多柔体簇系统动力学拟变分原理.并推导其拟驻值条件对变分原理进行检验.最后,应用多柔体簇系统动力学拟Hamilton原理的拟驻值条件建立具有两个相同且对称安装的挠性附件的空间飞行器附件振动微分方程.     

Research on dynamic stability rotational speed range of rolling projectiles with different characteristics

Traditional dynamic stability analyses of the rolling projectiles are mainly based on solving the systems＇ transfer functions or angular motion＇ s homogeneous equations to obtain their charac- teristic roots. The solving processes of these methods are complex and lacking further analysis of the results. To solve this problem, Routh stability criterion is introduced to determine the stability of rolling missiles based on the transfer function model, and an important advantage of this method is that it is unnecessary to solve the system＇ s characteristic equation. Rotational speed ranges satisfy- ing the dynamic stability of rolling projectiles with four different characteristics are acquired, and the correctness of analysis results is verified by computing the system＇ s root locus. The analysis results show that the relation between stability and rotational speed for static stable missiles is opposite to that for spin-stabilized projectiles, and the relative size of gyroscopic effect and Magnus effect has an extremely important influence on the trend of the stability of the system with increasing rotational speed.     

工程起重机带载变幅时的动态行为研究

目的基于“机构完备动力学计算方法”，构建完备的工程起重机带载变幅的动力学模型．方法吊臂采用柔性多体动力学理论建模，基于虚功原理及液压动力学理论给出了变幅油缸的推力，控制系统采用PI位置控制器，采用状态方程描述整个系统．结果对6种不同带载变幅作业进行了仿真，得到了结构的动态响应。同时可以显示驱动力的动态特性．相比变幅速度，系统的动态响应对变幅启动加速度更为敏感．为了减少变幅过程的振动，设计时应对启动加速度给予更多的注意．结论对6种不同的带载变幅作业进行的仿真结果显示，其作业5最优，可提高起重机变幅时的作业效率．     

塔式起重机柔性臂回转制动过程动力分析

基于塔式起重机回转制动工况的实际模型,抛弃吊臂为刚体且作匀减速运动这一假设,在柔性塔身和吊臂的相对转动之间施加一阻力矩,视吊臂为柔性体,并考虑塔身的弹性变形,将塔机等效为平面柔性多体系统,考虑吊臂大运动和变形之间的耦合,建立了塔机回转制动工况的动力学分析模型,并以某实际塔机为例证明了本模型的正确性。吊臂在作减速运动的同时还和塔身一起发生振动。     

CVT行星齿轮系统动力学特性研究

以某型汽车CVT行星齿轮系统为研究对象,基于非线性接触理论及Recur Dyn多体动力学软件建立了行星齿轮系统多体动力学模型。针对不同工况下行星齿轮系统可视化研究,分析了行星轮系在啮合过程中动态接触力及变化规律,验证了转速与交变载荷的周期性关系是影响轮齿正确啮合的关键因素。仿真分析表明,对于建立的行星齿轮系统可客观显示出各零部件动态特性,其仿真值与理论值相吻合,该研究成果可为齿轮的振动与冲击进一步分析提供一种切实可行的动力学基础。     

网壳结构“折叠展开式”提升过程中动力响应分析

网壳结构折叠展开式提升过程涉及机构运动分析，动力效应十分明显．采用拉格朗日方程形式的多柔体动力学可以有效地避免刚度矩阵奇异以及刚度矩阵的分解、迭代复杂等问题．经过分析研究得出了在整个运动过程中各阶段的结构的动力特性，包括一些动力参数(初始加速度、提升高度、阻尼)对机构运动受力的影响以及机构在不同状态下的自振频率等．在跟踪了整体提升过程中的位移轨迹和各杆件单元的应力状态，并通过比较数值计算结果和实际测量数值后得出了可信的动力系数，为工程设计参数的选取以及网壳整体提升过程中的动力响应理论分析提供了有意义的参考．     

含动力刚化项的一般多柔体系统动力学研究

为获取柔性体的动力刚化项,将任意形状柔性体的非线性变形场表达为直至广义坐标的二阶小量形式．在小变形条件下,用Green应变张量得到了柔性体的耦合形函数．把约束引入多柔体系统,依据Kane方程建立了包含动力刚化项的一般柔性多体系统动力学方程．通过数值仿真算例,界定了传统多柔体系统动力学建模方法的适用范围．