[发明专利]一种倾转旋翼直升机操纵解耦设计方法

说明书

本发明公开了一种倾转旋翼直升机操纵解耦设计方法，包括：制定倾转旋翼机的初始纵向操纵策略，建立倾转旋翼直升机部件的气动力和力矩模型和重力模型，基于六自由度运动方程，得到非线性微分方程组；根据所述非线性微分方程组，选取旋翼偏转角在间隔取值下，求解倾转旋翼直升机最大速度的飞行配平操纵量以及所需发动机功率，并建立不同旋翼偏转角下的最大平飞速度配平结果表，并确定新的纵向操纵策略；基于新的纵向操纵策略，确定新的平飞速度配平结果表；在该表中选取不同旋翼偏转角下相同的驾驶杆纵向操纵量对应的旋翼总桨距，基于此确定旋翼偏转角与旋翼总桨距之间解耦系数；根据该解耦系数，计算总距随旋翼倾角的变化，由此求解旋翼总桨距。

技术领域

涉及直升机技术领域，具体涉及一种倾转旋翼直升机操纵解耦设计方法。

背景技术

倾转旋翼直升机具备直升机和固定翼飞机的操纵特性。在直升机模式时依靠旋翼系统产生升力和拉力，通过主旋翼的周期变距实现纵向、横向和航向操纵。在固定翼模式时依靠机翼产生升力，依靠旋翼产生拉力，通过升降舵、副翼和方向舵实现纵向、横向和航向操纵，此外倾转旋翼直升机相对直升机增加了一个旋翼拉力方位角变化的自由度。倾转旋翼直升机由直升机模式向固定翼模式过渡过程中，飞行员主要通过驾驶杆纵向操纵、总距操纵和旋翼偏转角操纵实现倾转旋翼的过渡飞行，但此时直升机模式下变距操纵和固定翼模式下的舵面操纵会同时加入到倾转旋翼直升机的操纵当中从而出现操纵舵面冗余的现象。此外在直升机模式与固定翼模式之间切换过程中旋翼偏转角操纵会与总距操纵、纵向操纵之间出差强烈的耦合，该耦合造成飞行员在过渡飞行时需要在各个通道上进行大量、不同幅度的操纵修正，增加了飞行员工作负荷，严重影响了过渡飞行的飞行品质。

发明内容

本发明提出一种倾转旋翼直升机在直升机模式与固定翼模式切换过程中纵向操纵策略以及解耦设计的方法，以解决倾转旋翼直升机操纵舵面冗余以及旋翼偏转角操纵、总距操纵和纵向操纵之间耦合的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案:

一种倾转旋翼直升机操纵解耦设计方法，包括：

制定倾转旋翼机的初始纵向操纵策略，包括纵向操纵杆的变化、旋翼倾转角、旋翼总桨距随旋翼倾角的变化；

根据建立的初始纵向操纵策略，建立倾转旋翼直升机部件的气动力和力矩模型和重力模型；将通过所述气动力和力矩模型、重力模型计算得到的结果代入六自由度运动方程，得到非线性微分方程组；

根据所述非线性微分方程组，选取旋翼偏转角在间隔取值下，求解倾转旋翼直升机最大速度的飞行配平操纵量以及所需发动机功率；所述飞行配平操纵量包含旋翼总桨距、驾驶杆纵向操纵、纵向周期变距以及总功率，并建立不同旋翼偏转角下的最大平飞速度配平结果表，并确定新的纵向操纵策略；

基于新的纵向操纵策略，建立直升机部件的气动力和力矩模型和重力模型、六自由度运动方程，并由此确定新的非线性微分方程组，然后确定新的平飞速度配平结果表；在该表中选取不同旋翼偏转角下相同的驾驶杆纵向操纵量对应的旋翼总桨距，基于此确定旋翼偏转角与旋翼总桨距之间解耦系数；根据该解耦系数，计算总距随旋翼倾角的变化，由此求解旋翼总桨距，完成解耦过程。

进一步地，所述纵向操纵杆的变化的确定方法为：

获取旋翼机的初始操纵范围，包括纵向周期变距的初始操纵范围[a1，b1]和升降舵的初始操纵范围[a2，b2]，则纵向周期变距的传递系数为C1为(a1-b1)/N，升降舵的传递系数C2为(a2-b2)/N；则旋翼机的纵向操纵杆的变化设置为(C1+C2)*δlog。

进一步地，所述确定新的纵向操纵策略，包括：

根据最大平飞速度配平结果表，从表中选取最大速度受限于纵向操纵量的旋翼偏转角范围，从其中选取最小的旋翼偏转角，当最小旋翼偏转角线性减小直0°时，所述纵向周期变距的传递系数C1随所述最小旋翼偏转角线性减小至0，则每变化一次，产生一个对应的新的纵向操纵策略。