小型無人傾轉(zhuǎn)旋翼機全模式飛行操縱控制

聞凱+趙彬宇

摘 要：文章根據(jù)飛行特點和相關(guān)知識建立了傾轉(zhuǎn)旋翼機飛行的數(shù)學(xué)方程，通過模型確定了小型無人傾轉(zhuǎn)旋翼機在直升、傾轉(zhuǎn)和飛行模式下的通道操縱量和飛行姿態(tài)，得出了小型無人機各種狀態(tài)下的飛行策略。

關(guān)鍵詞：傾轉(zhuǎn)旋翼機；配平；解耦控制

2.2 傾轉(zhuǎn)模式飛行

在對小型無人傾轉(zhuǎn)旋翼機在傾轉(zhuǎn)模式下進行配平時，傾角In 從0°變化到90°，前飛速度為16～25m/s，為了抵消槳葉有效迎角減小引起的推力足足問題，應(yīng)增大槳葉的安裝角即增加總距的操縱。前飛速度增大升降舵偏角也會隨著增大，在飛機進入傾轉(zhuǎn)后期時，縱向周期變距明顯減弱。根據(jù)實驗結(jié)果計算得機翼安裝傾角為3°～5°時，傾轉(zhuǎn)過渡模式可以較為順利的過渡。

2.3 飛機模式飛行

在對小型無人傾轉(zhuǎn)旋翼機在傾轉(zhuǎn)模式下對應(yīng)圖3中25～35m/s。隨著前飛速度增大，無人機的機身重力與升力互相平衡飛機平穩(wěn)向前飛行。飛行的動力由旋翼提供，由于速度不斷增加所以總距操縱也相應(yīng)增加。

圖3中俯仰角隨隨飛速度增加而逐漸減小情況對應(yīng)，與實際飛機固定翼飛機的飛行特性相吻合，均具有固定翼飛機的飛行特性。

2.4 全模式飛行

對試驗所用小型無人機進行各個飛行模式的試飛試驗，同時對傾轉(zhuǎn)旋翼機的轉(zhuǎn)換走廊進行研究。小型傾轉(zhuǎn)旋翼機在直升機模式下垂直起飛，協(xié)調(diào)操縱總距和縱向周期變距是飛機模型進入傾轉(zhuǎn)模式，通過旋翼和水平安定面相互協(xié)調(diào)操縱保持模型的平衡；主要由旋翼和水平安定面相互協(xié)調(diào)操縱，同時根據(jù)前飛速度對短艙的傾角進行調(diào)整；傾角In=90°時模型進入飛機模式飛行，此時模型機翼提供的升力與其重力相互平衡，前進速度由旋翼提供。

3 實際模型設(shè)計

最終的實際模型在經(jīng)歷數(shù)次試驗后經(jīng)由Solidworks軟件進行建模并轉(zhuǎn)換為平面切割圖紙后終于制作完成。

由于兩軸模式對重心的要求極高，為了適應(yīng)多種機型重心不同的情況，可選擇在尾部安置類似直升機鎖尾的變距結(jié)構(gòu)，配套的動力應(yīng)較主動力小一級別，這樣即使重心出現(xiàn)偏差，也可以最大程度上修正平衡。

參考文獻

[1]軍用旋翼飛行器駕駛品質(zhì)要求.美國陸軍航空設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)性能規(guī)范.ADS-33E-PRF[Z].南京航空航天大學(xué)（譯），2002.