可变直径倾转四旋翼机气动及噪声特性分析

1

作者 李伟 张夏阳 +2 位作者 杨帆 曹宸恺 刘超凡 《海军航空大学学报》 2025年第2期259-268,共10页

旋翼在变直径过程中存在非定常桨-涡干扰、变几何外形及大范围刚体运动等非定常物理特征,可能导致独特的气动噪声特性行为。基于雷诺平均Navier-Stokes方程和运动嵌套网格,建立了一套适用于可变直径倾转四旋翼机流场模拟方法,并采用Fara... 旋翼在变直径过程中存在非定常桨-涡干扰、变几何外形及大范围刚体运动等非定常物理特征,可能导致独特的气动噪声特性行为。基于雷诺平均Navier-Stokes方程和运动嵌套网格,建立了一套适用于可变直径倾转四旋翼机流场模拟方法,并采用Farassat 1A公式进行气动噪声预测分析。通过相关试验对比,验证了所提方法的有效性。针对悬停和前飞状态下不同直径倾转四旋翼机气动及噪声特性开展研究。结果表明,悬停状态下,直径越大,旋翼气动载荷波动幅值越大,波动幅值与旋翼直径大小呈正相关。悬停状态下,旋翼直径减小,全机流场干扰现象更为明显,桨尖涡掺混特性逐渐增强。前飞状态下,全机流场干扰现象受直径变化影响较弱,前旋翼尾迹流场干扰导致后旋翼气动载荷均大于前旋翼。悬停和前飞状态下,直径变化对全机噪声传播方向性有所影响,且对旋翼厚度噪声的影响程度大于载荷噪声,厚度噪声负压峰值减小幅度最大分别可达28.8%和83.3%,采用较小旋翼直径能够减弱旋翼气动噪声。 展开更多

关键词 倾转四旋翼机 变直径旋翼 气动干扰 气动噪声特性

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倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊分析方法 被引量：12

2

作者 俞志明 陈仁良 孔卫红 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2106-2113,共8页

针对倾转四旋翼(QTR)飞行器过渡飞行中的变速、变体特点,提出了一种确定倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的方法,该方法从飞行力学角度用机翼升力特性限制低速和高速边界,以单旋翼可用功率限制高速边界。所提方法确定了无周期变距的倾转四... 针对倾转四旋翼(QTR)飞行器过渡飞行中的变速、变体特点,提出了一种确定倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的方法,该方法从飞行力学角度用机翼升力特性限制低速和高速边界,以单旋翼可用功率限制高速边界。所提方法确定了无周期变距的倾转四旋翼飞行器样机倾转过渡走廊,并分析了其在倾转过渡飞行中不同机体迎角下各气动部件的气动力以及前后旋翼需用功率随飞行速度的变化规律。结果表明:倾转四旋翼飞行器在小机体迎角下倾转优于在大机体迎角下倾转;各气动部件提供的垂向力占比会随着机体迎角的改变而变化;机翼升力特性高速边界和单旋翼功率限制边界共同组成了倾转四旋翼飞行器倾转过渡走廊的高速边界;单旋翼可用功率限制边界比总可用功率限制边界更严格。 展开更多

关键词 倾转四旋翼(qtr)飞行器 飞行力学 倾转走廊 边界 气动力

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倾转四旋翼跨介质飞行器水面垂直起飞策略研究 被引量：3

3

作者 聂星宇 胡志强 +1 位作者 孙浩添 耿令波 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第4期66-71,共6页

针对跨介质飞行器研究领域目前存在的任务负载小以及近水面介质属性强非线性变化导致的推力损失问题,设计了一种倾转四旋翼跨介质飞行器构型,具有较大的起飞负载,并建立了倾转四旋翼跨介质飞行器近水面静力学模型;在控制策略上,设计了... 针对跨介质飞行器研究领域目前存在的任务负载小以及近水面介质属性强非线性变化导致的推力损失问题,设计了一种倾转四旋翼跨介质飞行器构型,具有较大的起飞负载,并建立了倾转四旋翼跨介质飞行器近水面静力学模型;在控制策略上,设计了水面垂直起飞流程以及切换控制策略,等效提高了跨介质飞行器近水面推重比,并进一步增强了倾转四旋翼跨介质飞行器起飞过程的稳定性,最后进行实验验证。结果表明,设计的水面垂直起飞流程及切换控制策略,可以实现大负载下倾转四旋翼跨介质飞行器的水面垂直起飞过程。 展开更多

关键词 跨介质飞行器 倾转四旋翼 水面垂直起飞

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倾转四旋翼飞行器直升机模式操稳特性分析 被引量：7

4

作者 周攀 陈仁良 俞志明 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期675-684,共10页

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... 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,并分析了主要稳定性导数和特征根的变化。结果表明:航向操纵功效相较于其他通道较小;垂向输入引起的纵向力和俯仰力矩的大小随速度的增加不断增大;横向输入下引起的偏航力矩随速度增大而增大;速度稳定性随速度的增加而变得不稳定;除螺旋模态外,其他模态随速度的增加稳定性增强。 展开更多

关键词 倾转四旋翼飞行器 飞行动力学模型 配平 操纵策略 操纵性 稳定性

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四旋翼倾转飞行器操纵冗余设计 被引量：5

5

作者 杨洋 陈维芹 陈仁良 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期255-263,共9页

建立了四旋翼倾转飞行器旋翼、机翼、机身的非线性气动模型和飞行动力学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,根据仿真模型计算各个操纵面的操纵效率,确定了不同状态下各个通道需要用到的操纵方式,结合飞行动力学模型和操纵方... 建立了四旋翼倾转飞行器旋翼、机翼、机身的非线性气动模型和飞行动力学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,根据仿真模型计算各个操纵面的操纵效率,确定了不同状态下各个通道需要用到的操纵方式,结合飞行动力学模型和操纵方式,在纵向通道上进行了全包线的配平计算,表明了操纵策略的可行性。 展开更多

关键词 四旋翼倾转 飞行动力学 操纵策略 配平计算

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倾转四旋翼无人机自适应RNN互补滑模控制 被引量：1

6

作者 李晨 熊晶晶 《航天控制》 CSCD 2024年第1期30-36,共7页

针对倾转四旋翼无人机(TQUAV)在未知扰动下飞行的轨迹跟踪问题,提出了一种自适应循环神经网络(RNN)互补滑模控制(CSMC)方法。首先,将倾转四旋翼无人机动力学系统分为位置子系统和姿态子系统并分别设计互补滑模控制器。考虑到无人机在飞... 针对倾转四旋翼无人机(TQUAV)在未知扰动下飞行的轨迹跟踪问题,提出了一种自适应循环神经网络(RNN)互补滑模控制(CSMC)方法。首先,将倾转四旋翼无人机动力学系统分为位置子系统和姿态子系统并分别设计互补滑模控制器。考虑到无人机在飞行过程中受到外部扰动的影响,由滑模控制方法得到的理想控制器包含未知的干扰项,因此使用循环神经网络来估计未知扰动。然后,为降低循环神经网络组合估计误差的影响并削弱控制器抖振,引入超螺旋滑模控制(STSMC)设计切换控制器。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 倾转四旋翼无人机 互补滑模控制 自适应控制 循环神经网络

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全驱动倾转四旋翼式飞枪的建模与控制

7

作者 曹凡 王军 +3 位作者 张驰宸 鲍尚华 谢姜琪 杨玉充 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第3期159-166,共8页

欠驱动的机/枪一体式四旋翼飞枪位置和姿态的控制存在耦合,无法实现带俯仰角的悬停射击,移动射击过程中火控策略复杂。设计了一种全驱动的倾转四旋翼无人机,并以此作为飞枪载体,在实现系统解耦的同时,简化了控制分配方法。首先通过牛顿... 欠驱动的机/枪一体式四旋翼飞枪位置和姿态的控制存在耦合,无法实现带俯仰角的悬停射击,移动射击过程中火控策略复杂。设计了一种全驱动的倾转四旋翼无人机,并以此作为飞枪载体,在实现系统解耦的同时,简化了控制分配方法。首先通过牛顿欧拉法对系统进行数学建模,然后利用反步法设计控制器并证明系统稳定性,最后通过Simulink进行仿真实验。实验结果表明:本文设计的全驱动飞枪模型可实现位置和姿态的解耦控制,跟踪误差小,可满足飞枪悬停射击、移动射击的射击要求,适用于实时性要求高的飞/火控系统。 展开更多

关键词 飞枪(UAV) 全驱动系统 倾转四旋翼无人机(UAV) 反步控制 火控

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过渡状态倾转四旋翼飞行器动量源模拟方法及气动特性研究

8

作者 陈天予 徐逸 +1 位作者 梁壮 王皓 《空天防御》 2020年第1期17-22,共6页

针对倾转四旋翼飞行器,采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了其倾转过渡状态的全机数值计算模型,可用于其气动特性的计算与分析。首先,基于动量源方法建立旋翼气动分析模型,对孤立旋翼进行气动计算并与实验结... 针对倾转四旋翼飞行器,采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了其倾转过渡状态的全机数值计算模型,可用于其气动特性的计算与分析。首先,基于动量源方法建立旋翼气动分析模型,对孤立旋翼进行气动计算并与实验结果进行对比,验证动量源方法的有效性;然后,建立全机的气动干扰数值计算模型,其中使用动量源代替旋翼并划分结构网格,对机身/机翼/短舱则采用非结构化网格进行划分;最后,分析该倾转四旋翼飞行器倾转过渡状态下旋翼与机翼的气动干扰特性,得到旋翼/机翼的气动干扰规律,可以支撑飞行器总体设计。 展开更多

关键词 动量源 倾转四旋翼 过渡状态 干扰特性 总体设计

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倾转四旋翼UAV过渡状态下旋翼/机身气动干扰数值分析 被引量：6

9

作者 杜思亮 王策 +2 位作者 孙宏佳 唐正飞 招启军 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期179-185,共7页

通过数值模拟的方法对十字构型倾转四旋翼UAV在倾转过渡状态下前旋翼/机身/后旋翼间的气动干扰进行了计算与分析。分别建立了孤立前旋翼、前后旋翼、前旋翼-机身、前后旋翼-机身组合时的计算模型。在不同旋翼倾转角下,研究了以上组合模... 通过数值模拟的方法对十字构型倾转四旋翼UAV在倾转过渡状态下前旋翼/机身/后旋翼间的气动干扰进行了计算与分析。分别建立了孤立前旋翼、前后旋翼、前旋翼-机身、前后旋翼-机身组合时的计算模型。在不同旋翼倾转角下,研究了以上组合模型对前旋翼、后旋翼以及机身的气动力和力矩的影响并分析了相互间的气动干扰情况,得出了前旋翼是整机气动干扰影响的主导因素,揭示了旋翼/机身间气动干扰形成的原因,为该构型旋翼布置与控制系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 倾转四旋翼 气动干扰 CFD 无人机 旋翼

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一种倾转四旋翼无人机气动特性研究 被引量：6

10

作者 伍咏成 陈自力 季近健 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期72-75,共4页

针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗... 针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗流会对无人机的升力造成损失;在过渡模式下,旋翼对机翼的影响会随着飞行速度的增加而降低,气动特性逐渐接近固定翼无人机。研究气动特性可为倾转四旋翼无人机的设计和控制理论研究提供参考。 展开更多

关键词 倾转四旋翼无人机 计算流体力学 动量源 下洗流 过渡模式

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基于扩张状态观测器的倾转四旋翼双滑模控制 被引量：6

11

作者 俞何沛 熊晶晶 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第8期33-37,67,共6页

针对倾转四旋翼无人机旋翼模式和短舱角变化后的飞行模式的轨迹跟踪问题,提出一种双滑模控制方法。首先,将倾转四旋翼无人机的动力学系统视为全驱动子系统和欠驱动子系统的组合;其次,结合扩张状态观测器(ESO)对两个子系统分别设计控制律... 针对倾转四旋翼无人机旋翼模式和短舱角变化后的飞行模式的轨迹跟踪问题,提出一种双滑模控制方法。首先,将倾转四旋翼无人机的动力学系统视为全驱动子系统和欠驱动子系统的组合;其次,结合扩张状态观测器(ESO)对两个子系统分别设计控制律,其中,针对欠驱动子系统,引入复合滑模面,采用Hurwitz稳定性求解滑模面系数;然后,依据Lyapunov稳定性理论,所有子系统均能达到滑模面;最后,通过对比仿真实验验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 倾转四旋翼无人机 双滑模控制 LYAPUNOV稳定性理论

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倾转四旋翼无人机固定时间位姿一体化控制 被引量：2

12

作者 熊航 李波 +1 位作者 秦轲 巩文全 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1034-1046,共13页

针对存在参数不确定性和外部干扰的倾转四旋翼无人机位姿一体化控制问题,提出一种新颖的基于非奇异终端滑模和对偶四元数原理的固定时间控制方法。首先,针对倾转四旋翼无人机跟踪控制系统设计了一种基于对偶四元数的非奇异终端滑模面。... 针对存在参数不确定性和外部干扰的倾转四旋翼无人机位姿一体化控制问题,提出一种新颖的基于非奇异终端滑模和对偶四元数原理的固定时间控制方法。首先,针对倾转四旋翼无人机跟踪控制系统设计了一种基于对偶四元数的非奇异终端滑模面。然后,考虑到无人机受到外部干扰和参数不确定性的影响,设计了一个基于浸入与不变流形原理的自适应律来估计不确定参数,解决了估计值偏离真实值的问题,进而提出一种固定时间控制律实现无人机轨迹跟踪控制。数值仿真结果验证了所提控制方案的可行性和有效性,该方案对外部干扰和参数不确定性具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 倾转四旋翼无人机 对偶四元数 位姿一体化控制 非奇异终端滑模 浸入与不变流形

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不断发展的倾转旋翼机 被引量：5

13

作者 蔡汝鸿 《直升机技术》 2005年第2期49-53,共5页

直升机由于具有不需机场而能垂直起降、悬停、前后侧飞等优良的飞行品质,在军事和民用中获得广泛的使用.但是由于直升机旋翼气动力的固有限制,直升机的飞行速度很难超过360 km/h,这限制了直升机的发展.从20世纪40年代起,人们就在探索研... 直升机由于具有不需机场而能垂直起降、悬停、前后侧飞等优良的飞行品质,在军事和民用中获得广泛的使用.但是由于直升机旋翼气动力的固有限制,直升机的飞行速度很难超过360 km/h,这限制了直升机的发展.从20世纪40年代起,人们就在探索研究一种既具有直升机垂直起降、悬停、前后侧飞能力,又具有固定翼飞机航程远、高速度飞行性能的飞行器. 展开更多

关键词 倾转旋翼机 四旋翼 螺旋桨 贝尔直升机公司 阿古斯塔公司 起飞重量 直升机技术 巡航速度

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倾转四旋翼机过渡状态操纵策略对结构载荷的影响分析

14

作者 贺永涛 张夏阳 +1 位作者 王鑫 郑礼雄 《航空工程进展》 2025年第3期189-197,共9页

旋翼在倾转过渡过程中存在复杂的结构载荷变化,直接影响旋翼的使用寿命。开展过渡过程的操纵策略分析有助于掌握对旋翼结构载荷的影响规律,为开展振动抑制等研究提供结论依据。为了研究操纵分配对旋翼动力学特性的影响规律,建立一套倾... 旋翼在倾转过渡过程中存在复杂的结构载荷变化,直接影响旋翼的使用寿命。开展过渡过程的操纵策略分析有助于掌握对旋翼结构载荷的影响规律,为开展振动抑制等研究提供结论依据。为了研究操纵分配对旋翼动力学特性的影响规律,建立一套倾转四旋翼机飞行动力学综合模型,设计倾转旋翼机过渡状态两种典型操纵策略,通过数值仿真研究固定倾转角度状态的配平特性和气动载荷特性,以及过渡状态操纵策略对旋翼动力学特性的影响;考虑气动与结构单向耦合作用,将气动载荷作为外力施加至基于有限元的桨叶动力学方程,并采用Newmark-β方法分析位移响应,研究过渡状态操纵策略对旋翼动力学特性的影响。结果表明:过渡状态下进行周期变距操纵能够减小旋翼气动载荷,降低旋翼振动响应,实现结构载荷抑制的效果。 展开更多

关键词 倾转四旋翼机 振动响应 操纵策略 配平特性

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Research on Manipulation Strategy of Quad Tilt-Rotor 被引量：3

15

作者 WANG Zhigang LYU Zhichao LI Jianbo 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2020年第S01期1-8,共8页

Aiming at the complex tilting process of quad tilt-rotor(QTR)transition mode,this paper studies the manipulation strategy in transition mode to solve the problem of manipulation redundancy and coupling in transition m... Aiming at the complex tilting process of quad tilt-rotor(QTR)transition mode,this paper studies the manipulation strategy in transition mode to solve the problem of manipulation redundancy and coupling in transition mode of quad tilt rotor.The variations of the manipulation derivative are analyzed in the tilting process.Through the flight control simulation and flight test of the quad tilt-rotor,the validity of the control system and the rationality of the manipulation strategy are verified. 展开更多

关键词 quad tilt-rotor manipulation strategy flight test SIMULATION

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