小型變體無人機動力學建模及配平分析

陳 偉，馮高鵬，拜云山

(中國工程物理研究院 總體工程研究所，四川 綿陽 621900)

小型變體無人機動力學建模及配平分析

陳 偉，馮高鵬，拜云山

(中國工程物理研究院 總體工程研究所，四川 綿陽 621900)

為了更好地分析變體無人機(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)在變體過程中的動態響應，針對一種小型變后掠翼無人機，通過靜矩來描述變體過程中重心位置的變化，推導了其六自由度非線性運動方程。變體飛機相對于固定翼飛機的運動學方程多出變體過程中引起的慣性力和慣性力矩項以及轉動慣量和慣性積的微分項。利用準定常假設來簡化計算變體過程中的氣動力，認為在變體的任一瞬時，全機的氣動力取決于該瞬時飛機的靜態構型和飛行狀態。從計算結果可知，在一定飛行速度和飛行高度范圍內，影響氣動參數的主要變量為機翼后掠角和迎角。為了確保變體飛機在變體過程中具有較理想的靜穩定度，通過配平給出了不同構型時飛機重心在機體縱軸上的合理位置，有助于變體飛機控制系統設計。

變體無人機；運動方程；動態響應；配平

0 引 言

變體飛機在變體過程中，氣動外形的變化必然引起飛機的轉動慣量、質心位置、氣動焦點位置等一系列機體特性的改變。近年來，一些學者針對特定的變體飛機進行了動力學建模與分析[1-3]。陳偉等對變后掠翼飛機進行了建模與分析[4]。樂挺等對Z型翼變體飛機進行了多體動力學建模，分析了質心位置移動和氣動外形變化對變體飛機動態特性的影響，并研究了非定常效應對機翼折疊過程中氣動特性的影響，認為當機翼折疊角速度較小時，可以忽略非定常氣動力效