本文關(guān)鍵詞：螺旋槳—發(fā)動機(jī)—飛機(jī)一體化起飛模型與控制規(guī)律的研究

  更多相關(guān)文章： 渦槳飛機(jī) 一體化建模 實時模型 解耦參數(shù) 仿真 控制 螺旋槳 發(fā)動機(jī)

【摘要】：螺旋槳滑流增升以及反槳的作用使得渦槳飛機(jī)可以實現(xiàn)短距離起降,目前已有多種型號的渦槳飛機(jī)實現(xiàn)在航母上起降。由于航母上跑道長度受限,因此研究渦槳飛機(jī)短距離起飛控制規(guī)律有著重要的意義,控制規(guī)律的研究離不開渦槳飛機(jī)螺旋槳-發(fā)動機(jī)-飛機(jī)一體化起飛模型的支持,本文主要針對渦槳飛機(jī)起飛過程一體化建模和控制技術(shù)展開初步的研究。首先,分別采用片條理論和升力面理論建立螺旋槳模型,優(yōu)化了片條理論模型中干涉角的迭代算法,提出了地面試車條件下螺旋槳性能的計算方法;其次,分別采用CFD軟件和升力線理論建立機(jī)翼模型,并提出新的解耦參數(shù)將升力線機(jī)翼模型簡化為一個擬合模型,經(jīng)驗證該擬合模型具有精度高、計算速度快的特點,通過VC6.0和MATLAB混合編程的方式實現(xiàn)擬合模型的實時計算;然后,采用機(jī)翼擬合模型與基于片條理論的螺旋槳模型相結(jié)合的方法建立螺旋槳-機(jī)翼耦合模型;最后,在耦合模型、發(fā)動機(jī)部件級模型的基礎(chǔ)上建立三自由度的一體化起飛模型并實現(xiàn)實時計算。通過一體化模型的仿真研究了螺旋槳-機(jī)翼耦合效應(yīng)對渦槳飛機(jī)起飛性能的影響。以實現(xiàn)飛機(jī)短距離起飛為目的,本文提出了三種飛機(jī)起飛過程的初步控制方案,一是最大拉力起飛控制方案,二是恒定功率起飛控制方案,三是恒定槳距角起飛控制方案,三種方案的對比可以發(fā)現(xiàn)最大拉力控制方案的起飛滑跑距離最短。在控制方案的實現(xiàn)過程中,解決了兩個控制閉環(huán)之間由于強耦合作用影響控制效果的問題,改進(jìn)后的控制器可以在改變螺旋槳功率的同時保證螺旋槳轉(zhuǎn)速恒定,并滿足控制精度的要求。
【關(guān)鍵詞】：渦槳飛機(jī) 一體化建模 實時模型 解耦參數(shù) 仿真 控制 螺旋槳 發(fā)動機(jī)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 渦槳飛機(jī)一體化建模和控制的意義、應(yīng)用和背景16-17
• 1.2 渦槳飛機(jī)一體化建模和控制的研究現(xiàn)狀、趨勢和關(guān)鍵技術(shù)17-22
• 1.2.1 螺旋槳建模研究現(xiàn)狀17
• 1.2.2 機(jī)翼建模研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 螺旋槳-機(jī)翼耦合建模研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.4 渦槳飛機(jī)一體化起飛建模研究現(xiàn)狀21-22
• 1.2.5 渦槳飛機(jī)一體化控制的研究現(xiàn)狀22
• 1.2.6 發(fā)展趨勢和關(guān)鍵技術(shù)22
• 1.3 本文的主要研究工作22-23
• 1.4 本文的內(nèi)容安排23-24
• 第二章 航空螺旋槳建模技術(shù)研究24-45
• 2.1 螺旋槳模型及研究方法概述24-26
• 2.1.1 螺旋槳模型概述24
• 2.1.2 螺旋槳研究方法概述24-25
• 2.1.3 螺旋槳的空氣動力特性及相似準(zhǔn)則25-26
• 2.2 螺旋槳性能計算26-33
• 2.2.1 螺旋槳片條理論建模26-28
• 2.2.2 螺旋槳升力面理論建模28-33
• 2.3 兩種模型計算精度驗證33-36
• 2.3.1 兩種模型計算精度驗證33
• 2.3.2 螺旋槳升阻系數(shù)曲線的完善33-35
• 2.3.3 升阻系數(shù)曲線完善后片條理論模型精度的驗證35-36
• 2.4 片條理論螺旋槳模型的優(yōu)化—螺旋槳地面試車情況下的計算36-38
• 2.5 片條理論螺旋槳模型中干涉角迭代算法的優(yōu)化38-43
• 2.5.1 干涉角的迭代算法39-41
• 2.5.2 算法改進(jìn)前后計算結(jié)果對比41-43
• 2.6 螺旋槳前方來流存在攻角時的計算模型43-44
• 2.7 本章小結(jié)44-45
• 第三章 機(jī)翼建模技術(shù)研究45-61
• 3.1 機(jī)翼建模方法概述45
• 3.2 機(jī)翼建�！狥LUENT軟件流場模擬45-48
• 3.2.1 機(jī)翼幾何模型45-46
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分46-47
• 3.2.3 流場模擬條件的設(shè)定47
• 3.2.4 流場模擬結(jié)果47-48
• 3.3 機(jī)翼建�！�理論48-52
• 3.3.1 基于升力線理論的機(jī)翼模型48-52
• 3.3.2 計算結(jié)果52
• 3.4 兩種模型計算結(jié)果對比研究52-54
• 3.5 基于升力線理論的機(jī)翼簡化模型54-60
• 3.5.1 解耦參數(shù)的定義54-56
• 3.5.2 簡化模型的實現(xiàn)56-59
• 3.5.3 機(jī)翼實時計算模型的實現(xiàn)59-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 第四章 螺旋槳-發(fā)動機(jī)-飛機(jī)起飛過程一體化建模61-77
• 4.1 一體化模型概述61
• 4.2 螺旋槳-機(jī)翼耦合建模61-67
• 4.2.1 螺旋槳-機(jī)翼耦合建模研究方法概述61-62
• 4.2.2 螺旋槳對機(jī)翼氣動性能的影響62-63
• 4.2.3 機(jī)翼對螺旋槳氣動性能的影響63
• 4.2.4 采用SIM模式進(jìn)行耦合建模63-64
• 4.2.5 采用FIM模式進(jìn)行耦合建模64
• 4.2.6 兩種模式計算結(jié)果對比研究64-67
• 4.3 渦槳飛機(jī)起飛模型運動方程的建立67-69
• 4.3.1 起飛過程概述67-68
• 4.3.2 建立飛機(jī)起飛運動方程68-69
• 4.4 渦槳飛機(jī)螺旋槳-發(fā)動機(jī)-飛機(jī)起飛過程一體化建模69-70
• 4.5 一體化模型仿真結(jié)果分析70-75
• 4.6 本章小結(jié)75-77
• 第五章 渦槳飛機(jī)起飛過程控制規(guī)律研究77-90
• 5.1 渦槳飛機(jī)起飛一體化控制技術(shù)概述77
• 5.2 最大拉力控制方案77-86
• 5.2.1 最大拉力控制方案概述77-81
• 5.2.2 常規(guī)控制方案81-82
• 5.2.3 改進(jìn)后的控制方案82-84
• 5.2.4 兩種控制算法控制結(jié)果對比研究84-86
• 5.3 其它控制方案86
• 5.4 三種控制方案對比分析86-88
• 5.5 加入控制器的一體化起飛模型到達(dá)安全高度的仿真結(jié)果88-89
• 5.6 本章小結(jié)89-90
• 第六章 總結(jié)與展望90-92
• 6.1 全文總結(jié)90-91
• 6.2 技術(shù)展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 致謝95-96
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：839979