文档介绍：中图分类号: 论文编号:1028701 13-S061
学科分类号:080104

硕士学位论文

横列式刚性旋翼直升机飞行动力学
与飞行控制研究

研究生姓名管清宇
学科、专业工程力学
研究方向飞行器动力学与控制
指导教师夏品奇教授

南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aerospace Engineering

Research on Flight Dynamics and Control of
Side-by-Side Helicopter

A Thesis in
Engineering Mechanics
by
Guan Qingyu
Advised by
Prof. Xia Pinqi

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering

December, 2012
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
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(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)

作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
本文基于新型横列式刚性旋翼直升机的飞行动力学模型,和显模型跟踪控制系统的基本原
理,对该飞行器的飞行控制系统进行建模和初步设计。
横列式直升机与常规直升机不同,其具有左右对称的旋翼布局,以及左右对称的气动环境。
新的旋翼布局方式和旋翼桨毂构型需要引入新的操纵方式和控制方式,其必然导致该直升机在
操纵方式和控制方式上有不同于传统直升机的特点。本文首先建立了新型横列式直升机的飞行
动力学模型,然后验证了此飞行动力学模型的准确性,并根据目前较为成熟的显模型跟踪控制
理论对该飞行器的飞行控制系统建立了模型,并进一步建立了自动飞行控制系统的模型。最后,
通过 MATLAB/Simulink 对此飞行控制系统模型进行仿真分析,以验证此控制系统模型的设计
性能。此外,本文还对横列式直升机的操纵方式进行了详细阐述,并与传统构型的直升机和倾
转旋翼机的操纵方式进行了对比。
本文飞行动力学模型和飞行控制系统模型的仿真实验结果均较为理想。

关键词:横列式直升机;双旋翼;飞行动力学;飞行控制;显模型;自动飞行;仿真
I
横列式刚性旋翼直升机飞行动力学与飞行控制研究
ABSTRACT
In this thesis, based on the flight dynamic model of the new type side-by-side helicopter and the
basics of the Explicit Model-Following Control System (EMFCS), the flight control system was
studied and modeled.
Different from the regular helicopter, side-by-side helicopter has symmetrical configuration of
rotors, which accordingly results to the symmetrical aerodynamic environment. The new characters of
the helicopter require innovative methods to operate and control it, and likewise, this change leads us
many unexpected problems. In this thesis, the flight dynami