直升機飛行動力學（第二版）

目錄
第1章 緒論 1
1.1 直升機飛行動力學的研究內(nèi)容 1
1.1.1 直升機飛行動力學的內(nèi)容及其相互關(guān)系 1
1.1.2 直升機飛行操縱的特點 2
1.1.3 直升機飛行動力學的分析方法 3
1.2 坐標系及特征角度 4
1.2.1 地面坐標系 4
1.2.2 機體坐標系及姿態(tài)角 5
1.2.3 速度軸系及迎角和側(cè)滑角 5
1.2.4 槳軸系 5
1.2.5 各坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 5
第2章 直升機的飛行操縱 9
2.1 直升機上的外力 9
2.1.1 重力在體軸系中的分解 9
2.1.2 旋翼力 10
2.1.3 直升機其他部件的空氣動力 10
2.2 直升機的操縱方式 11
2.2.1 單旋翼帶尾槳式直升機的操縱方式 11
2.2.2 雙旋翼直升機的操縱方式 12
2.2.3 傾轉(zhuǎn)旋翼式飛行器的操縱方式 12
2.3 直升機的操縱機構(gòu)及其力學特性 14
2.3.1 自動傾斜器 14
2.3.2 典型的操縱系統(tǒng) 14
2.3.3 操縱系統(tǒng)的力學特性 14
2.3.4 旋翼的其他操縱方式 17
2.4 直升機操縱系統(tǒng)的發(fā)展 18
2.4.1 簡單機械式 18
2.4.2 液壓助力式 18
2.4.3 電傳操縱 18
2.4.4 光傳操縱 19
2.4.5 側(cè)桿操縱器 19
第3章 旋翼的揮舞 21
3.1 槳葉的揮舞運動方程 21
3.1.1 槳葉揮舞運動方程的建立 21
3.1.2 槳葉在揮舞面內(nèi)的空氣動力 23
3.1.3 槳葉揮舞運動方程的解和槳尖軌跡平面 24
3.2 揮舞運動的三個起因 25
3.2.1 吹風揮舞 25
3.2.2 操縱揮舞 26
3.2.3 隨動揮舞 28
3.3 揮舞鉸偏置量e對揮舞運動的影響 29
3.3.1 揮舞自然頻率增大 30
3.3.2 揮舞阻尼減小 31
3.3.3 槳轂力矩 32
3.3.4 無鉸旋翼的等效鉸 34
第4章 直升機運動方程 37
4.1 直升機剛體運動方程 37
4.1.1 直升機質(zhì)心移動的動力學方程 37
4.1.2 直升機繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學方程 39
4.2 直升機的線化運動方程 41
4.2.1 簡化假設(shè) 41
4.2.2 運動方程的線化 42
第5章 直升機的穩(wěn)定飛行 47
5.1 穩(wěn)定飛行的研究內(nèi)容 47
5.2 直升機各部件空氣動力 47
5.2.1 旋翼 47
5.2.2 尾槳 50
5.2.3 平尾 52
5.2.4 垂尾 54
5.2.5 機身 56
5.2.6 全機重力 57
5.3 平衡方程及求解 57
5.3.1 懸停 57
5.3.2 前飛 62
5.4 低速飛行的特殊性 65
5.4.1 速度范圍 65
5.4.2 飛行特點 66
5.4.3 平衡計算的特殊性 66
5.5 自轉(zhuǎn)飛行 66
5.5.1 概述 66
5.5.2 穩(wěn)定自轉(zhuǎn) 66
5.5.3 下降率 67
5.5.4 穩(wěn)定自轉(zhuǎn)飛行的配平 67
第6章 直升機的穩(wěn)定性 69
6.1 穩(wěn)定性概念 69
6.2 直升機的靜穩(wěn)定性 70
6.2.1 直升機的縱向靜穩(wěn)定性 70
6.2.2 直升機的航向靜穩(wěn)定性 72
6.2.3 直升機的橫向靜穩(wěn)定性 72
6.3 直升機的動穩(wěn)定性 73
6.3.1 模態(tài)的概念 74
6.3.2 模態(tài)特性 75
6.4 直升機的阻尼 75
6.4.1 直升機的縱向運動阻尼 75
6.4.2 直升機的航向運動阻尼 76
6.4.3 直升機的橫向運動阻尼 77
6.5 直升機的氣動導數(shù) 77
6.5.1 旋翼氣動導數(shù) 77
6.5.2 尾槳氣動導數(shù) 87
6.5.3 平尾氣動導數(shù) 90
6.5.4 垂尾氣動導數(shù) 92
6.5.5 機身氣動導數(shù) 94
6.5.6 全機氣動導數(shù) 97
6.6 直升機氣動導數(shù)分析及穩(wěn)定根 97
6.6.1 直升機氣動導數(shù)分析 97
6.6.2 直升機穩(wěn)定根 104
6.7 直升機的主要運動模態(tài) 106
6.7.1 直升機的縱向運動模態(tài) 106
6.7.2 直升機的橫航向運動模態(tài) 109
第7章 直升機的操縱響應 111
7.1 直升機操縱性基本概念 111
7.1.1 操縱功效 111
7.1.2 操縱靈敏度 111
7.1.3 反應時差 112
7.1.4 帶寬和相位滯后 112
7.1.5 快捷性 113
7.2 分析方法 113
7.2.1 操縱輸入形式 114
7.2.2 操縱響應分析方法 115
7.3 直升機操縱導數(shù) 124
7.3.1 旋翼操縱導數(shù) 125
7.3.2 尾槳操縱導數(shù) 125
7.3.3 平尾操縱導數(shù) 126
7.3.4 全機操縱導數(shù) 126
7.4 直升機操縱響應 126
7.4.1 垂直上升的操縱響應 126
7.4.2 直升機對縱向周期變距的響應 127
7.4.3 直升機對橫向周期變距的響應 131
7.4.4 直升機對航向(尾槳)操縱的響應 133
第8章 直升機的飛行品質(zhì)和飛行品質(zhì)規(guī)范 136
8.1 飛行品質(zhì)的含義及飛行品質(zhì)規(guī)范的作用 136
8.2 飛行品質(zhì)評價的三維領(lǐng)域 138
8.2.1 任務科目基元 138
8.2.2 駕駛員的可用感示環(huán)境 140
8.2.3 直升機對操縱指令的響應類型 141
8.3 試飛員的評價——認定的飛行品質(zhì)等級 146
8.4 品質(zhì)參數(shù)的定量分析——預估的飛行品質(zhì)等級 150
8.4.1 對操縱的姿態(tài)響應 150
8.4.2 對總距操縱的響應 152
8.4.3 軸間耦合 153
8.4.4 穩(wěn)定性要求 154
第9章 傾轉(zhuǎn)旋翼機的技術(shù)特點及飛行動力學建模 156
9.1 傾轉(zhuǎn)旋翼機的技術(shù)特點 156
9.2 假設(shè)與坐標系 157
9.2.1 模型假設(shè) 157
9.2.2 坐標系及其轉(zhuǎn)換 157
9.3 傾轉(zhuǎn)旋翼機各部件空氣動力 158
9.3.1 旋翼氣動力模型 158
9.3.2 機翼氣動力模型 167
9.3.3 機身及尾翼氣動力模型 173
9.4 傾轉(zhuǎn)旋翼機操縱混合模型 173
9.5 傾轉(zhuǎn)旋翼機飛行動力學模型 178
9.6 傾轉(zhuǎn)旋翼機配平 181
第10章 傾轉(zhuǎn)旋翼機飛行模式的轉(zhuǎn)換 185
10.1 概述 185
10.2 傾轉(zhuǎn)旋翼機傾轉(zhuǎn)過渡速度走廊 185
10.2.1 傾轉(zhuǎn)過渡速度走廊的低速邊界 186
10.2.2 傾轉(zhuǎn)過渡速度走廊的高速邊界 187
10.2.3 算例 188
10.3 傾轉(zhuǎn)旋翼機直升機模式與固定翼飛機模式的轉(zhuǎn)換 192
10.3.1 飛行模式轉(zhuǎn)換的最優(yōu)控制 193
10.3.2 最優(yōu)控制的數(shù)值求解 197
10.3.3 直升機模式向飛機模式的轉(zhuǎn)換 199
10.3.4 飛機模式向直升機模式的轉(zhuǎn)換 203
參考文獻 206
附錄A 不同坐標和符號對照表 212
附錄B 樣例直升機原始參數(shù) 214
附錄C 旋翼簡單導數(shù) 217
附錄D 直升機導數(shù) 223
附錄E XV-15傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器原始參數(shù) 227
附錄F 增廣Pitt-Peters動態(tài)入流模型系數(shù) 230
附錄G 旋翼揮舞運動方程系數(shù) 231
致謝 234