[go: up one dir, main page]

CN114397905A - 一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统 - Google Patents

一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114397905A
CN114397905A CN202210297627.2A CN202210297627A CN114397905A CN 114397905 A CN114397905 A CN 114397905A CN 202210297627 A CN202210297627 A CN 202210297627A CN 114397905 A CN114397905 A CN 114397905A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
flight
transition
tilting
tilt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210297627.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114397905B (zh
Inventor
聂博文
刘志涛
武杰
何龙
张卫国
郭天豪
范利涛
蒋永
张磊
任忠才
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Low Speed Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Original Assignee
Low Speed Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Low Speed Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center filed Critical Low Speed Aerodynamics Institute of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority to CN202210297627.2A priority Critical patent/CN114397905B/zh
Publication of CN114397905A publication Critical patent/CN114397905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114397905B publication Critical patent/CN114397905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/60—Testing or inspecting aircraft components or systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

本发明属于风洞实验领域，具体涉及一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统。其中一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，设计旋翼倾转过渡路径；针对旋翼倾转过渡路径设计飞行控制律；沿所述旋翼倾转过渡路径选择N个实验点；针对N个所述实验点进行风洞三自由度飞行实验，并对N个所述实验点的飞行控制律进行修正；以修正后的N个实验点的飞行控制律为基准，构建相邻实验点之间的姿态控制律自动变结构，得到旋翼倾转过渡路径的姿态控制律。本发明将连续的旋翼倾转过渡路径分解为一系列离散的设计点，针对每一个设计点开展三自由度飞行实验，能够对控制律和舵面分配策略进行参数修正，从而获得优化的旋翼倾转过渡路径的姿态控制律。

Description

一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统
技术领域
本发明属于风洞实验领域，具体涉及一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统。
背景技术
倾转旋翼机在直升机模式与固定翼飞机模式之间的转换过程中，飞机构型、前飞速度、气动特性、操纵效率等快速、剧烈变化，开环本体动力学特性也随之发生快速、剧烈变化，且往往是不稳定的，需通过有效的姿态控制律确保动态倾转过程中的“前飞速度-倾转角”和“机翼升力-旋翼拉力”匹配过渡。此外，为了满足直升机模式和固定翼飞机模式的操纵要求，倾转旋翼机同时具有直升机和固定翼飞机的两套操纵方式，需通过有效的舵面分配策略确保动态倾转过程中的操纵量平稳过渡。
所以为了获得倾转旋翼机的控制律开展本发明的实验。
发明内容
本发明提供了一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统，本发明将连续的旋翼倾转过渡路径分解为一系列离散的设计点，针对每一个设计点开展三自由度飞行实验，能够对控制律和舵面分配策略进行参数修正，从而获得优化的旋翼倾转过渡路径的姿态控制律。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明一方面提供了一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，包括如下步骤：
S100：设计旋翼倾转过渡路径；
S200：针对旋翼倾转过渡路径设计飞行控制律；
S300：沿所述旋翼倾转过渡路径选择N个实验点；
S400：针对N个所述实验点进行风洞三自由度飞行实验，并对N个所述实验点的飞行控制律进行修正；
S500：以修正后的N个实验点的飞行控制律为基准，构建相邻实验点之间的姿态控制律自动变结构，得到旋翼倾转过渡路径的姿态控制律。
进一步地，所述步骤S400的实现步骤为：
S410：以第
Figure 782788DEST_PATH_IMAGE001
个实验点对应的风速为实验风速进行倾转旋翼机模型三自由度飞行实验；
S420：以倾转旋翼机模型的姿态角为期望值和/或第
Figure 128318DEST_PATH_IMAGE001
个实验点对应的旋翼倾转角对飞行控制律进行修正；
S430：重复步骤S410-S420直至全部的N个实验点对应的飞行控制律均被修正；
其中：
Figure 481939DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步地，还包括如下步骤：
S600：根据旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行旋翼正向和反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验；并验证四自由度飞行实验中旋翼倾转过渡是否平稳：（1）旋翼倾转过渡平稳，结束实验；（2）旋翼倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼倾转过渡平稳。
进一步地，所述步骤S600的实现步骤为：
S610：设置旋翼倾转90°，逐渐增加旋翼转速至倾转旋翼机模型进入悬停状态；
S620：风洞起风，根据旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行旋翼正向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验，观察旋翼倾转过渡是否平稳：（1）旋翼倾转过渡平稳，到步骤S630；（2）旋翼倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼倾转过渡平稳；
S630：调整倾转旋翼机模型的俯仰姿态，使倾转旋翼机模型处于沉浮自由行程的中间位置；
S640：风洞停风，根据旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行旋翼反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验，观察旋翼倾转过渡是否平稳：（1）旋翼倾转过渡平稳，结束；（2）旋翼倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼倾转过渡平稳。
进一步地，步骤S620中所述旋翼正向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验具体为：风速从0开始逐渐上升至旋翼倾转过渡路径上的旋翼倾转角为0°时的风速，在风速上升的同时控制旋翼按倾转旋翼过渡路径的风速-倾转角对应匹配转动，在风速上升的同时还通过旋翼倾转过渡路径的姿态控制律控制倾转旋翼机模型的飞行姿态。
进一步地，步骤S640中所述旋翼反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验具体为：风速逐渐下降至0，在风速下降的同时控制旋翼按倾转旋翼过渡路径的风速-倾转角对应匹配转动，在风速下降的同时还通过旋翼倾转过渡路径的姿态控制律控制倾转旋翼机模型的飞行姿态。
本发明另一方面提供了一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统，包括风速传感器、数据采集计算机、飞控计算机、飞行管理计算机、三自由度飞行实验装置、姿态角传感器和倾转旋翼机模型；
所述三自由度飞行实验装置用于倾转旋翼机模型开展风洞三自由度飞行实验；
所述风速传感器用于检测风洞三自由度飞行实验中的风速，并将风速发送给数据采集计算机；
所述姿态角传感器设置在所述倾转旋翼机模型上，并将三自由度飞行实验中倾转旋翼机模型的姿态角发送给数据采集计算机；
所述飞控计算机根据风速对应的姿态控制律对倾转旋翼机模型进行控制；
所述数据采集计算机用于将风速和姿态角进行处理，并将处理后的风速和姿态角发送给飞控计算机；
所述飞行管理计算机用于对姿态控制律进行修正。
进一步地，所述三自由度飞行实验装置包括三分量天平、模型支杆和球铰，所述模型支杆一端设置在风洞内，另一端连接所述球铰，所述球铰连接所述倾转旋翼机模型。
进一步地，还包括翼型风挡，所述翼型风挡设置在模型支杆外。
进一步地，还包括四自由度飞行实验装置，所述四自由度飞行实验装置包括：沉浮支杆、外支杆、配重块、配重绳和定滑轮，所述沉浮支杆活动设置在外支杆内，所述沉浮支杆在所述外支杆内的活动具有上极限位置和下极限位置，所述沉浮支杆上设置有连接件，所述连接件连接所述配重绳的一端，所述配重绳的另一端连接配重块；所述配重绳设置在定滑轮上，所述定滑轮高于连接件。
采用上述技术方案，本发明包括如下优点：
1、本发明将连续的旋翼倾转过渡路径分解为一系列离散的设计点，针对每一个设计点开展三自由度飞行实验，能够对控制律和舵面分配策略进行参数修正，从而获得优化的旋翼倾转过渡路径的姿态控制律；
2、本发明通过进行四自由度飞行实验，可较真实的模拟正向和反向的连续倾转过渡过程，能够精准地获得倾转过渡过程中的飞行姿态和沉浮高度历程，从而有针对性地改进风速-旋翼倾转角和风速-旋翼倾转过渡路径的姿态控制律；
3、通过本发明方法获得的旋翼倾转过渡路径的姿态控制律能获得良好的闭环姿态操稳特性；
4、本发明根据旋翼倾转过渡过程中的旋翼倾转、姿态变化和沉浮运动历程，评估旋翼倾转过渡飞行控制效果，并对飞行控制律进行修正，直到实现平稳的正向和反向倾转过渡飞行，从而获得修正和验证后的旋翼倾转过渡路径的姿态控制律；
5、本发明中的翼型风挡能减小模型支杆受到的气动干扰载荷，提高实验的精确度；
6、本发明利用风洞、动力学相似缩比倾转旋翼机模型和三自由度飞行实验装置可较真实地模拟倾转旋翼机倾转过渡过程中的飞行动力学特性，提高飞行控制律的修正与验证的置信度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的某些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法的实验流程图；
图2为本发明实施例中倾转旋翼过渡路径示意图；
图3为本发明实施例中一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统的控制关系图；
图5为本发明实施例中四自由度飞行实验装置；
附图中：1-上边界，2-下边界，3-旋翼倾转过渡路径，10-风速传感器；20-数据采集计算机，30-飞控计算机，40-飞行管理计算机；50-三自由度飞行实验装置；51-三分量天平；52-模型支杆；53-球铰；54-翼型风挡；60-姿态角传感器；70-倾转旋翼机模型，71-旋翼，72-作动器；80-四自由度飞行实验装置，81-沉浮支杆；82-外支杆；83-配重块；84-配重绳；85-定滑轮；90-操纵台。
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"垂直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是多个或多个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语" 安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接：可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是多个元件内部的连通或多个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上 "、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，包括如下步骤：
S100：设计旋翼倾转过渡路径3；如图2所示，通过在上边界1和下边界2范围内选择旋翼倾转过渡路径3，上边界1主要由倾转旋翼机的旋翼转速驱动功率限制，下边界2主要倾转旋翼机机翼的临界失速迎角限制。
需要说明的是：对于上边界1和下边界2的确定可根据实际的倾转旋翼机确定。
S200：针对旋翼倾转过渡路径3设计飞行控制律；对于飞行控制律的设计，本发明通过将倾转旋翼机模型70的前飞速度作为自变量（即设计的飞行控制律以倾转旋翼机模型70前飞速度作为输入），在风洞实验中，倾转旋翼机模型70是静止不动的，通过环境的改变来模拟飞机飞行，所以倾转旋翼机模型70的前飞速度为风洞内的风速。
如图2所示，旋翼倾转过渡路径3是一个连续的过程，所以飞行控制律也是一个连续的过程，通俗的说，飞行控制律也能形成一条连续的线段。
S300：沿所述旋翼倾转过渡路径3选择N个实验点；需要说明的是，选择了N个实验点，即每个实验点会对应一个飞行控制律。
S400：针对N个所述实验点进行风洞三自由度飞行实验，并对N个所述实验点的飞行控制律进行修正；需要说明的是，因为三自由度飞行实验中是针对具体的某个实验点的风速和旋翼71倾转角进行的实验，所以对于飞行控制律的修正是对N个实验点对应的飞行控制律的修正。
S410：以第
Figure 14552DEST_PATH_IMAGE001
个实验点对应的风速为实验风速进行倾转旋翼机模型70三自由度飞行实验。
S420：以倾转旋翼机模型70的姿态角为期望值和/或第
Figure 744610DEST_PATH_IMAGE001
个实验点对应的旋翼71倾转角对飞行控制律进行修正；倾转悬翼机模型70在实验过程中，风速作为飞行控制律的输入，飞行控制律根据输入的风速做解算得出旋翼71倾转角和/或倾转旋翼机模型70的姿态角的控制指令；倾转旋翼71机根据该控制指令形成一个由飞行控制律控制得到实际旋翼71倾转角和/或姿态角（包括俯仰角、滚转角、偏航角），需要使实际旋翼71倾转角和/或姿态角（包括俯仰角、滚转角、偏航角）和期望的旋翼71倾转角和/或倾转旋翼机模型70的姿态角一致，所以对飞行控制律进行修正（即调整飞行控制律的参数等）。
需要说明的是，本实施例中姿态角为期望值为0。
S430：重复步骤S410-S420直至全部的N个实验点对应的飞行控制律均被修正。
其中：
Figure 944647DEST_PATH_IMAGE002
。
S500：以修正后的N个实验点的飞行控制律为基准，构建相邻实验点之间的姿态控制律自动变结构，得到旋翼倾转过渡路径3的姿态控制律。因为修正的飞行控制律是针对旋翼倾转过渡路径3具体的实验点的飞行控制律的修正，所以对于倾转过渡路径上的其他点的飞行控制律未进行修正，所以通过，构建相邻实验点之间的姿态控制律自动变结构，就能得到倾转过渡路径上所有点的修正后的飞行控制律，即旋翼倾转过渡路径的姿态控制律。
因为选择的实验点是一系列分散的点，所以在进行实验过程中并不会存在旋翼71旋转过渡情况（旋翼71在不同位置会使倾转旋翼71机具有沉浮运动，因为没有旋翼71旋转过渡所以不存在沉浮运动），则只进行三自由度实验就可以达到修正飞行控制律的目的。而在实验点之间的飞行控制律的修正是通过相邻实验点之间的姿态控制律自动变结构得到的，所以可对旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行四自由度飞行实验。
S600：根据得到旋翼倾转过渡路径3的姿态控制律进行旋翼71正向和反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验；并验证四自由度飞行实验中旋翼71倾转过渡是否平稳：（1）旋翼71倾转过渡平稳，结束实验；（2）旋翼71倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼71倾转过渡平稳。需要说明的是，在回到步骤S300后，对于实验点的选择可以是选择过的实验点，也可以是未选择过的实验点。
S610：设置旋翼71倾转90°，逐渐增加旋翼71转速至倾转旋翼机模型70进入悬停状态。
S620：风洞起风，根据旋翼倾转过渡路径3的姿态控制律进行旋翼71正向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验，观察旋翼71倾转过渡是否平稳：（1）旋翼71倾转过渡平稳，到步骤S630；（2）旋翼71倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼71倾转过渡平稳。
S630：调整倾转旋翼机模型70的俯仰姿态，使倾转旋翼机模型70处于沉浮自由行程的中间位置。
S640：风洞停风，根据旋翼倾转过渡路径3的姿态控制律进行旋翼71反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验，观察旋翼71倾转过渡是否平稳：（1）旋翼71倾转过渡平稳，结束；（2）旋翼71倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼71倾转过渡平稳。
进一步地，步骤S620中所述旋翼71正向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验具体为：风速从0开始逐渐上升至旋翼倾转过渡路径3上的旋翼71倾转角为0°时的风速，在风速上升的同时控制旋翼71按倾转旋翼过渡路径3的风速-倾转角对应匹配转动，在风速上升的同时还通过旋翼倾转过渡路径的姿态控制律控制倾转旋翼机模型70的飞行姿态。
进一步地，步骤S640中所述旋翼71反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验具体为：风速逐渐下降至0，在风速下降的同时控制旋翼71按倾转旋翼过渡路径3的风速-倾转角对应匹配转动，在风速下降的同时还通过旋翼倾转过渡路径的姿态控制律控制倾转旋翼机模型70的飞行姿态。
需要说明的是：旋翼倾转过渡路径3的舵面分配策略是由得到旋翼倾转过渡路径的姿态控制律决定的，所以在得到精确有效的倾转旋翼71倾转路径的姿态控制律后就能得到精确有效舵面分配策略。
实施例2
如图3、图4所示，本实施例提供了一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统，包括风速传感器10、数据采集计算机20、飞控计算机30、飞行管理计算机40、三自由度飞行实验装置50、姿态角传感器60和倾转旋翼机模型70；
所述三自由度飞行实验装置50用于倾转旋翼机模型70开展风洞三自由度飞行实验，并测量倾转旋翼机模型70的姿态角加速度，并将姿态角加速度发送给数据采集计算机20；
所述风速传感器10用于检测风洞三自由度飞行实验中的风速，并将风速发送给数据采集计算机20；
所述姿态角传感器60设置在所述倾转旋翼机模型70上，并将三自由度飞行实验中倾转旋翼机模型70的姿态角发送给数据采集计算机20；
所述飞控计算机30根据风速对应的姿态控制律对倾转旋翼机模型70进行控制；飞控计算机30具有实时操作系统，接收操纵台90指令、执行飞行控制律解算；飞控计算计算机30通过将控制信号传递给作动器72，通过作动器72控制倾转旋翼机模型70的姿态角和旋翼71倾转角；
所述数据采集计算机20用于将风速和姿态角进行处理，并将处理后的风速和姿态角发送给飞控计算机30；
所述飞行管理计算机40用于对姿态控制律进行修正；飞行管理计算机40提供飞行控制律（即将飞行控制控制律设置在飞行管理计算机40内），同时具有人机界面，能够用于在线调参（即对飞行控制律进行修正）、数据记录和回放等。
进一步地，所述三自由度飞行实验装置包括模型支杆52和球铰53，所述模型支杆52一端连接所述三分量天平51，另一端连接所述球铰53，所述球铰53连接所述倾转旋翼机模型70。
进一步地，还包括翼型风挡54，所述翼型风挡54设置在模型支杆52外。
进一步的，在某些实施例中，还包括操纵台90，所述操纵台90用于向飞控计算机30发送指令；所述三自由度飞行实验装置50还包括三分量天平51，所述三分量天平51连接所述模型支杆52，所述三分量天平51用于测量所述旋翼71机模型的线运动加速度。
需要说明的是，如图3所示，三分量天平51是能检测倾转旋翼机模型70前后、左右、上下的三个方向的力，通过检测到的力能得出倾转旋翼机模型70的线运动加速度。
需要说明的是，操纵台90向飞控计算机30发送的指令为姿态指令（即俯仰、滚转、偏航等指令），通过三分量天平51的配合使用，可以确定操纵台90发送的指令是否需要进行调整，即通过三分量天平51检测到的倾转旋翼机模型70的三个方向的力得到的线运动加速度来确定操纵台90应发送俯仰、滚转、偏航姿态指令，操纵台90在发送指令时会有一个运动行程，通过该运动行程，可以为实际飞行调节提供调节参考。
进一步地，如图5所示，还包括四自由度飞行实验装置80，所述四自由度飞行实验装置80包括：沉浮支杆81、外支杆82、配重块83、配重绳84和定滑轮85，所述沉浮支杆81活动设置在外支杆82内，所述沉浮支杆81在所述外支杆82内的活动具有上极限位置和下极限位置，所述沉浮支杆81上设置有连接件，所述连接件连接所述配重绳84的一端，所述配重绳84的另一端连接配重块83；所述配重绳84设置在定滑轮85上，所述定滑轮85高于连接件。
需要说明的是：本实施例提供了一种四自由度飞行实验装置80，只是一种具体的举例，现有技术中的四自由度飞行实验装置80也能用于本实施例；同时还需要说明的是对于本发明举例的四自由度飞行实验装置80的其他具体实施细节的具体结构不影响本发明的实现，所以本实施例对于举例的四自由度飞行实验装置80的其他具体实施细节不再详细赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：设计旋翼倾转过渡路径；
S200：针对旋翼倾转过渡路径设计飞行控制律；
S300：沿所述旋翼倾转过渡路径选择N个实验点；
S400：针对N个所述实验点进行风洞三自由度飞行实验，并对N个所述实验点的飞行控制律进行修正；
S500：以修正后的N个实验点的飞行控制律为基准，构建相邻实验点之间的姿态控制律自动变结构，得到旋翼倾转过渡路径的姿态控制律。
2.如权利要求1所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，其特征在于，所述步骤S400的实现步骤为：
S410：以第
Figure 110790DEST_PATH_IMAGE001
个实验点对应的风速为实验风速进行倾转旋翼机模型三自由度飞行实验；
S420：以倾转旋翼机模型的姿态角为期望值和/或第
Figure 293510DEST_PATH_IMAGE001
个实验点对应的旋翼倾转角对飞行控制律进行修正；
S430：重复步骤S410-S420直至全部的N个实验点对应的飞行控制律均被修正；
其中：
Figure 604406DEST_PATH_IMAGE002
。
3.如权利要求1所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S600：根据旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行旋翼正向和反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验；并验证四自由度飞行实验中旋翼倾转过渡是否平稳：（1）旋翼倾转过渡平稳，结束实验；（2）旋翼倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼倾转过渡平稳。
4.如权利要求3所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，其特征在于，所述步骤S600的实现步骤为：
S610：设置旋翼倾转90°，逐渐增加旋翼转速至倾转旋翼机模型进入悬停状态；
S620：风洞起风，根据旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行旋翼正向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验，观察旋翼倾转过渡是否平稳：（1）旋翼倾转过渡平稳，到步骤S630；（2）旋翼倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼倾转过渡平稳；
S630：调整倾转旋翼机模型的俯仰姿态，使倾转旋翼机模型处于沉浮自由行程的中间位置；
S640：风洞停风，根据旋翼倾转过渡路径的姿态控制律进行旋翼反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验，观察旋翼倾转过渡是否平稳：（1）旋翼倾转过渡平稳，结束；（2）旋翼倾转过渡不平稳，重复步骤S200-S600，直至旋翼倾转过渡平稳。
5.如权利要求4所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，其特征在于：步骤S620中所述旋翼正向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验具体为：风速从0开始逐渐上升至旋翼倾转过渡路径上的旋翼倾转角为0°时的风速，在风速上升的同时控制旋翼按倾转旋翼过渡路径的风速-倾转角对应匹配转动，在风速上升的同时还通过旋翼倾转过渡路径的姿态控制律控制倾转旋翼机模型的飞行姿态。
6.如权利要求4所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法，其特征在于：步骤S640中所述旋翼反向连续倾转过渡过程进行四自由度飞行实验具体为：风速逐渐下降至0，在风速下降的同时控制旋翼按倾转旋翼过渡路径的风速-倾转角对应匹配转动，在风速下降的同时还通过旋翼倾转过渡路径的姿态控制律控制倾转旋翼机模型的飞行姿态。
7.一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统，其特征在于：包括风速传感器、数据采集计算机、飞控计算机、飞行管理计算机、三自由度飞行实验装置、姿态角传感器和倾转旋翼机模型；
所述三自由度飞行实验装置用于倾转旋翼机模型开展风洞三自由度飞行实验；
所述风速传感器用于检测风洞三自由度飞行实验中的风速，并将风速发送给数据采集计算机；
所述姿态角传感器设置在所述倾转旋翼机模型上，并将三自由度飞行实验中倾转旋翼机模型的姿态角发送给数据采集计算机；
所述飞控计算机根据风速对应的姿态控制律对倾转旋翼机模型进行控制；
所述数据采集计算机用于将风速和姿态角进行处理，并将处理后的风速和姿态角发送给飞控计算机；
所述飞行管理计算机用于对姿态控制律进行修正。
8.如权利要求7所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统，其特征在于：所述三自由度飞行实验装置包括模型支杆和球铰，所述模型支杆一端设置在风洞内，另一端连接所述球铰，所述球铰连接所述倾转旋翼机模型。
9.如权利要求8所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统，其特征在于：还包括翼型风挡，所述翼型风挡设置在模型支杆外。
10.如权利要求7所述的一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验系统，其特征在于：还包括四自由度飞行实验装置，所述四自由度飞行实验装置包括：沉浮支杆、外支杆、配重块、配重绳和定滑轮，所述沉浮支杆活动设置在外支杆内，所述沉浮支杆在所述外支杆内的活动具有上极限位置和下极限位置，所述沉浮支杆上设置有连接件，所述连接件连接所述配重绳的一端，所述配重绳的另一端连接配重块；所述配重绳设置在定滑轮上，所述定滑轮高于连接件。
CN202210297627.2A 2022-03-25 2022-03-25 一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统 Active CN114397905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210297627.2A CN114397905B (zh) 2022-03-25 2022-03-25 一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210297627.2A CN114397905B (zh) 2022-03-25 2022-03-25 一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114397905A true CN114397905A (zh) 2022-04-26
CN114397905B CN114397905B (zh) 2022-06-03

Family

ID=81234625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210297627.2A Active CN114397905B (zh) 2022-03-25 2022-03-25 一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114397905B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115167180A (zh) * 2022-07-29 2022-10-11 南京航空航天大学 一种风洞辅助训练倾转旋翼机飞行控制律的方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110315809A1 (en) * 2009-10-09 2011-12-29 Richard David Oliver Three wing, six-tilt propulsion unit, vtol aircraft
CN105759613A (zh) * 2016-03-22 2016-07-13 沈阳上博智拓科技有限公司 倾转旋翼机的控制方法和控制装置
CN106005469A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 西北工业大学 三倾转螺旋桨垂直起降无人机模态转换过渡走廊确定方法
CN107618675A (zh) * 2017-07-26 2018-01-23 南京航空航天大学 一种用于倾转旋翼机全状态吹风实验的测试系统与控制方法
CN107992070A (zh) * 2017-12-03 2018-05-04 中国直升机设计研究所 一种倾转旋翼飞行器过渡模式自动实现方法
CN108680336A (zh) * 2018-07-05 2018-10-19 空气动力学国家重点实验室 一种低速风洞试验中直升机旋翼振动位移测量方法
CN109018422A (zh) * 2018-07-10 2018-12-18 南京航空航天大学 定转速带周期变距的倾转四旋翼飞行器倾转走廊计算方法
CN112033638A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 中国人民解放军国防科技大学 倾转旋翼无人机的带动力风洞试验闭环式控制采集系统
JP2021135858A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 株式会社Subaru プログラム修正システム
CN113753261A (zh) * 2021-11-09 2021-12-07 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 复合式常规旋翼高速直升机组合模型风洞试验装置及方法
EP3932802A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-05 Bell Textron Inc. Improved blade flapping measurement process
CN114001919A (zh) * 2022-01-04 2022-02-01 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种全尺寸倾转旋翼轴流前飞性能试验地面模拟方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110315809A1 (en) * 2009-10-09 2011-12-29 Richard David Oliver Three wing, six-tilt propulsion unit, vtol aircraft
CN105759613A (zh) * 2016-03-22 2016-07-13 沈阳上博智拓科技有限公司 倾转旋翼机的控制方法和控制装置
CN106005469A (zh) * 2016-05-16 2016-10-12 西北工业大学 三倾转螺旋桨垂直起降无人机模态转换过渡走廊确定方法
CN107618675A (zh) * 2017-07-26 2018-01-23 南京航空航天大学 一种用于倾转旋翼机全状态吹风实验的测试系统与控制方法
CN107992070A (zh) * 2017-12-03 2018-05-04 中国直升机设计研究所 一种倾转旋翼飞行器过渡模式自动实现方法
CN108680336A (zh) * 2018-07-05 2018-10-19 空气动力学国家重点实验室 一种低速风洞试验中直升机旋翼振动位移测量方法
CN109018422A (zh) * 2018-07-10 2018-12-18 南京航空航天大学 定转速带周期变距的倾转四旋翼飞行器倾转走廊计算方法
JP2021135858A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 株式会社Subaru プログラム修正システム
EP3932802A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-05 Bell Textron Inc. Improved blade flapping measurement process
CN112033638A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 中国人民解放军国防科技大学 倾转旋翼无人机的带动力风洞试验闭环式控制采集系统
CN113753261A (zh) * 2021-11-09 2021-12-07 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 复合式常规旋翼高速直升机组合模型风洞试验装置及方法
CN114001919A (zh) * 2022-01-04 2022-02-01 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种全尺寸倾转旋翼轴流前飞性能试验地面模拟方法

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONGHONG CHEN ETAL: "Research on Manipulation Strategy and Flight Test of the Quad Tilt Rotor in Conversion Process", 《IEEE ACCESS》, 31 December 2021 (2021-12-31), pages 40286 - 40307 *
ZHICHAO LYU ETAL: "Tilting Path Optimization of Tilt Quad Rotor in Conversion Process Based on Ant Colony Optimization Algorithm", 《IEEE ACCESS》, 31 December 2020 (2020-12-31), pages 140777 - 140791 *
丁岩: "小型倾转旋翼无人机着陆控制研究与实现", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 April 2021 (2021-04-15), pages 031 - 88 *
吴伟伟等: "倾转旋翼机连续倾转过渡状态数值模拟", 《航空工程进展》, 30 June 2021 (2021-06-30), pages 55 - 64 *
宋殿成: "倾转四旋翼机过渡阶段控制系统研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 February 2015 (2015-02-15), pages 031 - 333 *
杨海涛等: "倾转旋翼-机翼气动干扰准定常多重参考系仿真和风洞试验", 《科学技术与工程》, 31 December 2021 (2021-12-31), pages 13958 - 13964 *
毋萌: "横列式双倾转旋翼飞行器模态过渡过程控制研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 July 2021 (2021-07-15), pages 031 - 435 *
王庆琥: "倾转四旋翼飞行控制律设计与验证", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 March 2017 (2017-03-15), pages 031 - 907 *
许斌: "小型无人倾转旋翼机飞控系统软件设计", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 July 2016 (2016-07-15), pages 031 - 75 *
陆宜: "某小型无人倾转旋翼机飞行控制系统设计与仿真", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 July 2016 (2016-07-15), pages 031 - 74 *
黄利龙: "四倾转旋翼无人机控制系统设计与实现", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》, 15 June 2019 (2019-06-15), pages 031 - 50 *
黄明其等: "常规旋翼构型复合式高速直升机发展概况及关键技术", 《航空动力学报》, 30 June 2021 (2021-06-30), pages 1156 - 1168 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115167180A (zh) * 2022-07-29 2022-10-11 南京航空航天大学 一种风洞辅助训练倾转旋翼机飞行控制律的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114397905B (zh) 2022-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103625642B (zh) 一种控制混合式直升机襟翼和水平尾翼的方法
CN103085970B (zh) 主动螺旋桨旋翼稳定系统
US4519743A (en) Helicopter individual blade control system
CN105759613A (zh) 倾转旋翼机的控制方法和控制装置
US20230312144A1 (en) Flying robot
CN103003565A (zh) 用于确定风力涡轮机的转子叶片的弯曲角的方法和装置
CN114001919A (zh) 一种全尺寸倾转旋翼轴流前飞性能试验地面模拟方法
US20170364093A1 (en) Drone comprising lift-producing wings
CN107264813A (zh) 一种尾坐式垂直起降飞行器飞行控制系统
CN112362288A (zh) 一种风洞试验无人机迎角自动调节系统
CN109552611B (zh) 一种飞行器
CN114397905B (zh) 一种倾转旋翼机倾转过渡风洞飞行实验方法与系统
CN119370338B (zh) 一种固定翼无人机大攻角纵向气动特性试验装置及试验方法
CN107329484A (zh) 油动变距多旋翼飞行器控制系统及控制方法
CN204895843U (zh) 多轴飞行器
CN116086756A (zh) 一种前飞状态下直升机全机配平的地面模拟试验方法
CN110254703B (zh) 一种倾转双旋翼自动悬停t型无人机系统
WO2020088094A1 (zh) 一种旋翼机协调转弯控制方法及系统
CN207173905U (zh) 船用主动防晕设备
CN110318946B (zh) 风力发电机组及调平装置、调平控制方法、装置和系统
US20240010326A1 (en) Vehicle based optimization system and method therefor
CN113791567B (zh) 一种基于陀螺仪技术的飞行器自稳定装置及控制系统
CN211391704U (zh) 一种空投定位着陆装置
CN111776208B (zh) 一种飞行器及其旋翼头组件
JP5979798B2 (ja) 補助回転翼から出る騒音と回転翼航空機の性能の双方の最適化に貢献する方法及び回転翼航空機

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant