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基于非定常面元/黏性涡粒子混合法的旋翼/平尾非定常气动干扰被引量：16: 2014年; 旋翼/平尾非定常气动干扰是导致直升机纵向"抬头(Pitch-up)"现象的主要原因。为在直升机设计阶段准确分析旋翼/平尾非定常气动干扰以及由此引起的低速纵向操纵特性变化,通过涡量等效原则和Neumann物面边界条件建立了适用于旋翼/平尾气动干扰分析的非定常面元/黏性涡粒子混合法。该方法耦合了考虑尾迹时变效应的非定常面元法、黏性涡粒子法及涡量镜面法,以准确模拟旋翼和平尾的非定常气动载荷、旋翼尾迹的非定常特性以及旋翼尾迹对平尾的气动干扰效应。首先通过计算NASA ROBIN(Rotor Body Interaction)旋翼尾迹几何和诱导速度分布,并与实验测量值、时间精确自由尾迹及CFD计算结果对比验证方法的准确性。相比于时间精确自由尾迹,本文方法计算精度更高。随后分析了旋翼/平尾非定常气动干扰对平尾向下气动载荷和气动导数的影响,并分析了平尾构型对旋翼/平尾非定常气动干扰的影响规律。分析表明:旋翼尾迹与平尾干扰导致低速状态的平尾载荷突增,气动导数反号;低平尾气动载荷突增较大,高平尾较小,但高速气动导数反号;前置平尾载荷突增量减小,但对应速度范围较宽;右旋直升机右平尾载荷突增量较小,但气动导数特性基本不变。; 谭剑锋王浩文吴超林长亮; 关键词：直升机旋翼平尾气动干扰

旋翼/平尾气动干扰对直升机配平特性的影响分析被引量：1: 2016年; 旋翼/平尾气动干扰建模是直升机全机配平模型和飞行动力学模型的核心内容。常规全机配平模型主要通过旋翼下洗流或诱导速度等方式间接考虑旋翼对平尾的气动干扰作用,但未充分考虑旋翼对平尾非定常气动干扰产生的非线性气动载荷,因而仍难于准确体现旋翼/平尾气动干扰对全机配平特性的影响。为此本文基于非定常面元/黏性涡粒子法,通过在平尾面元中增加由旋翼和平尾尾迹时变干扰产生的非定常压力项,建立旋翼/平尾气动干扰模型,直接计算平尾非线性气动载荷,并耦合基于GA/LM混合优化的直升机全机配平方法,构建旋翼/平尾气动干扰作用下的直升机全机配平特性分析方法。通过计算UH-60A直升机的旋翼操纵量和机体姿态,并与试验测试值对比验证本文方法的准确性。通过与基于诱导速度考虑旋翼/平尾气动干扰的直升机配平结果比较表明,后者难于体现直升机低速纵向操纵量和机体俯仰角突增现象,而本文方法能较好地体现直升机低速纵向操纵量和机体俯仰角突增,且与OH-6A、EH-101等试验测量的特性一致。研究不同平尾构型对旋翼/平尾气动干扰下直升机全机配平特性的影响,分析表明低平尾产生较大的低速纵向操纵量突增,而高平尾则增加高速纵向操纵量;前置平尾产生较大的低速纵向操纵量突增,右旋直升机的右置平尾有利于减小低速纵向操纵量突增和机体俯仰角。; 谭剑锋吴超王浩文林长亮

基于GA/LM混合优化的直升机全机配平算法被引量：6: 2014年; 基于牛顿迭代法的直升机配平算法简单、高效,但配平结果依赖于初始值。为减小对初始值的依赖,基于直升机飞行动力学模型,通过构造优化目标函数,将全机配平问题转化为优化问题,并针对非线性方程组全局最优解不唯一,将GA算法计算的配平较优解作为LM算法的初值,并构建解空间约束条件,提出一种基于GA/LM混合的优化配平算法。通过计算UH-60A直升机平飞状态和协调转弯状态的配平解,并与单一优化算法和飞行测试数据比较,验证了优化配平算法的准确性和高效性。计算结果表明,基于GA/LM混合的优化配平算法不仅继承了GA算法良好的全局收敛性,也继承了LM算法高效的局部寻优特点,是一种高效、全局最优的直升机配平算法。; 吴超谭剑锋王浩文倪先平

基于LADRC的无人直升机轨迹跟踪被引量：29: 2015年; 无人直升机轨迹控制系统是对多输入/多输出强耦合非线性系统进行解耦控制的系统。为解决无人直升机轨迹控制效果依赖于直升机物理参数的测量和辨识精度以及外部扰动大小问题,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的多回路无人直升机轨迹控制系统。首先建立无人直升机X-Cell的飞行动力学模型,并引入风切变、大气紊流和突风模型以更加准确模拟真实飞行环境;然后对X-Cell进行配平计算以验证动力学模型和配平算法的准确性,并选取一组配平值作为轨迹控制仿真的初始状态和操纵量;随后根据被控量的动力学方程阶次选取对应的一阶和二阶LADRC基本控制器,并结合时间尺度原理,自内向外依次构建无人直升机的姿态、速度和位置控制回路,将三回路串联从而建立了无人直升机轨迹控制系统;而后进行了稳定性分析,特征根计算结果表明轨迹控制系统镇定了X-Cell开环系统不稳定的动态特性;最后将该控制系统应用于各种扰动下直升机轨迹跟踪仿真,结果表明本文无人直升机轨迹控制系统能很好地实现带爬升率的"8"字形轨迹跟踪,且相比于基于比例积分和微分(PID)控制的轨迹控制系统,该控制系统具有更优的鲁棒性和抗扰性。; 吴超王浩文张玉文谭剑锋倪先平; 关键词：无人直升机飞行动力学多回路控制仿真

基于LADRC的直升机姿态解耦控制及参数整定被引量：8: 2015年; 为满足ADS-33E-PRF所规定的飞行品质,有效克服模型外部扰动的影响,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的直升机姿态控制策略.建立UH-60A直升机的飞行动力学模型和风模型,并进行配平计算以验证动力学模型和配平算法的准确性.在增稳反馈回路的基础上,基于单输入单输出的二阶LADRC控制器搭建了UH-60A的姿态解耦控制回路.针对ADS-33E-PRF品质要求,将控制器参数整定转变为时域与频域内的约束优化问题,结合H∞综合算法和最速下降算法进行了优化计算.对姿态控制器的控制效果进行了品质评估,并在大气扰动下对姿态保持控制进行了仿真,仿真和品质分析表明基于LADRC的姿态控制系统具有良好的解耦性能和抗扰性.; 吴超王浩文姜辰张玉文倪先平; 关键词：直升机参数整定飞行品质

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吴超

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