包邮混合动力尾坐式垂直起降飞行器:飞推综合设计与控制

目录“博士后文库”序言 序前言 第1章 绪论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 外研究现状 4 1.2.1 航空混合动力电推进技术研究现状 4 1.2.2 混合动力垂直起降飞行器飞推优化设计研究现状 8 1.2.3 尾坐式垂直起降飞行器动力学建模及控制研究现状 11 1.3 本书主要研究内容 16 第2章 混合动力尾坐式垂直起降飞行器飞推耦合动力学建模 18 2.1 引言 18 2.2 典型尾坐式无人机简介.18 2.3 尾坐式垂直起降飞行器耦合动力学建模 20 2.3.1 水平飞行阶段动力学模型.20 2.3.2 悬停阶段动力学模型 23 2.3.3 滑流–来流–机体耦合动力学建模 24 2.4 混合动力系统架构 28 2.5 混合动力系统模型及设计方法 31 2.5.1 功耗模型 31 2.5.2 重量及效率模型 33 2.5.3 功率分配策略 34 2.5.4 设计方法 35 2.6 小结 36 第3章 混合动力尾坐式垂直起降飞行器飞推综合优化设计 38 3.1 引言 38 3.2 飞行器 航时和航程性能影响分析 38 3.2.1 纯电动构型 39 3.2.2 串联混合构型 403.2.3 电池与发电系统替换关系分析 43 3.3 优化设计和验证 44 3.3.1 纯电动推进系统设计 46 3.3.2 混合动力推进系统设计 47 3.3.3 典型混合动力尾坐式垂直起降飞行器设计验证 49 3.4 小结 51 第4章 电动螺旋桨模型及设计 52 4.1 引言 52 4.2 螺旋桨气动模型表征 52 4.2.1 经典叶素动量法 52 4.2.2 适用于优化设计的叶素动量法 54 4.2.3 适用于斜向来流的叶素动量法 57 4.2.4 叶素动量法修正模型 61 4.2.5 电动螺旋桨气动模型实现 63 4.3 电动螺旋桨优化设计 66 4.3.1 单独电动螺旋桨优化设计 66 4.3.2 电动螺旋桨系统协同优化设计 68 4.4 优化设计初步验证 83 4.4.1 试验装置 83 4.4.2 BEM模型预测的 电动螺旋桨性能与试验数据的比较 84 4.5 小结 85 第5章 尾坐式垂直起降飞行器起降阶段稳定性分析 86 5.1 引言 86 5.2 起落架触地阶段动力学模型 87 5.3 开环控制起降稳定性分析 88 5.3.1 高摩擦地面时稳定性分析 88 5.3.2 低摩擦地面时稳定性分析.90 5.4 闭环控制起降稳定性分析 92 5.4.1 推力矢量控制时的稳定性分析 93 5.4.2 高摩擦地面有舵面反馈时的稳定性分析 93 5.4.3 低摩擦地面有舵面反馈时的稳定性分析 93 5.5 仿真及试验结果 95 5.5.1 仿真结果 95 5.5.2 试验结果 98 5.6 小结 102第6章 尾坐式垂直起降飞行器飞推综合控制 103 6.1 引言 103 6.2 基于特征模型与动态逆的鲁棒飞行控制方法 103 6.3 尾坐式垂直起降飞行器控制策略 106 6.3.1 尾坐式垂直起降飞行器飞行模式转换控制策略 107 6.3.2 尾坐式垂直起降飞行器抗风控制策略 108 6.4 尾坐式垂直起降飞行器飞行试验 109 6.4.1 无人机低速前飞试验 110 6.4.2 尾坐式无人机悬停转水平飞行试验 112 6.4.3 尾坐式无人机平飞转悬停飞行试验 115 6.5 小结 117 第7章 总结与展望 118 7.1 总结.118 7.2 展望.119 参考文献 121 编后记 126