直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)（第二版）

目錄
第1章 緒論 1
1.1 直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容 1
1.1.1 直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容及其相互關(guān)系 1
1.1.2 直升機(jī)飛行操縱的特點(diǎn) 2
1.1.3 直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)的分析方法 3
1.2 坐標(biāo)系及特征角度 4
1.2.1 地面坐標(biāo)系 4
1.2.2 機(jī)體坐標(biāo)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(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 5
第2章 直升機(jī)的飛行操縱 9
2.1 直升機(jī)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(jī)其他部件的空氣動(dòng)力 10
2.2 直升機(jī)的操縱方式 11
2.2.1 單旋翼帶尾槳式直升機(jī)的操縱方式 11
2.2.2 雙旋翼直升機(jī)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(jī)的操縱機(jī)構(gòu)及其力學(xué)特性 14
2.3.1 自動(dòng)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(xué)特性 14
2.3.4 旋翼的其他操縱方式 17
2.4 直升機(jī)操縱系統(tǒng)的發(fā)展 18
2.4.1 簡單機(jī)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(yùn)動(dòng)方程 21
3.1.1 槳葉揮舞運(yùn)動(dòng)方程的建立 21
3.1.2 槳葉在揮舞面內(nèi)的空氣動(dòng)力 23
3.1.3 槳葉揮舞運(yùn)動(dòng)方程的解和槳尖軌跡平面 24
3.2 揮舞運(yùn)動(dòng)的三個(gè)起因 25
3.2.1 吹風(fēng)揮舞 25
3.2.2 操縱揮舞 26
3.2.3 隨動(dòng)揮舞 28
3.3 揮舞鉸偏置量e對(duì)揮舞運(yùn)動(dòng)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(jī)運(yùn)動(dòng)方程 37
4.1 直升機(jī)剛體運(yùn)動(dòng)方程 37
4.1.1 直升機(jī)質(zhì)心移動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 37
4.1.2 直升機(jī)繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 39
4.2 直升機(jī)的線化運(yùn)動(dòng)方程 41
4.2.1 簡化假設(shè) 41
4.2.2 運(yùn)動(dòng)方程的線化 42
第5章 直升機(jī)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(jī)各部件空氣動(dòng)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(jī)身 56
5.2.6 全機(jī)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(diǎn) 66
5.4.3 平衡計(jì)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(jī)的穩(wěn)定性 69
6.1 穩(wěn)定性概念 69
6.2 直升機(jī)的靜穩(wěn)定性 70
6.2.1 直升機(jī)的縱向靜穩(wěn)定性 70
6.2.2 直升機(jī)的航向靜穩(wěn)定性 72
6.2.3 直升機(jī)的橫向靜穩(wěn)定性 72
6.3 直升機(jī)的動(dòng)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(jī)的阻尼 75
6.4.1 直升機(jī)的縱向運(yùn)動(dòng)阻尼 75
6.4.2 直升機(jī)的航向運(yùn)動(dòng)阻尼 76
6.4.3 直升機(jī)的橫向運(yùn)動(dòng)阻尼 77
6.5 直升機(jī)的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 77
6.5.1 旋翼氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 77
6.5.2 尾槳?dú)鈩?dòng)導(dǎo)數(shù) 87
6.5.3 平尾氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 90
6.5.4 垂尾氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 92
6.5.5 機(jī)身氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 94
6.5.6 全機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù) 97
6.6 直升機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)分析及穩(wěn)定根 97
6.6.1 直升機(jī)氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)分析 97
6.6.2 直升機(jī)穩(wěn)定根 104
6.7 直升機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)模態(tài) 106
6.7.1 直升機(jī)的縱向運(yùn)動(dòng)模態(tài) 106
6.7.2 直升機(jī)的橫航向運(yùn)動(dòng)模態(tài) 109
第7章 直升機(jī)的操縱響應(yīng) 111
7.1 直升機(jī)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(yīng)時(shí)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(yīng)分析方法 115
7.3 直升機(jī)操縱導(dǎo)數(shù) 124
7.3.1 旋翼操縱導(dǎo)數(shù) 125
7.3.2 尾槳操縱導(dǎo)數(shù) 125
7.3.3 平尾操縱導(dǎo)數(shù) 126
7.3.4 全機(jī)操縱導(dǎo)數(shù) 126
7.4 直升機(jī)操縱響應(yīng) 126
7.4.1 垂直上升的操縱響應(yīng) 126
7.4.2 直升機(jī)對(duì)縱向周期變距的響應(yīng) 127
7.4.3 直升機(jī)對(duì)橫向周期變距的響應(yīng) 131
7.4.4 直升機(jī)對(duì)航向(尾槳)操縱的響應(yīng) 133
第8章 直升機(jī)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(píng)價(jià)的三維領(lǐng)域 138
8.2.1 任務(wù)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(jī)對(duì)操縱指令的響應(yīng)類型 141
8.3 試飛員的評(píng)價(jià)——認(rèn)定的飛行品質(zhì)等級(jí) 146
8.4 品質(zhì)參數(shù)的定量分析——預(yù)估的飛行品質(zhì)等級(jí) 150
8.4.1 對(duì)操縱的姿態(tài)響應(yīng) 150
8.4.2 對(duì)總距操縱的響應(yīng) 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(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及飛行動(dòng)力學(xué)建模 156
9.1 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的技術(shù)特點(diǎn) 156
9.2 假設(shè)與坐標(biāo)系 157
9.2.1 模型假設(shè) 157
9.2.2 坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換 157
9.3 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)各部件空氣動(dòng)力 158
9.3.1 旋翼氣動(dòng)力模型 158
9.3.2 機(jī)翼氣動(dòng)力模型 167
9.3.3 機(jī)身及尾翼氣動(dòng)力模型 173
9.4 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)操縱混合模型 173
9.5 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)模型 178
9.6 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)配平 181
第10章 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行模式的轉(zhuǎn)換 185
10.1 概述 185
10.2 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)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(jī)直升機(jī)模式與固定翼飛機(jī)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(jī)模式向飛機(jī)模式的轉(zhuǎn)換 199
10.3.4 飛機(jī)模式向直升機(jī)模式的轉(zhuǎn)換 203
參考文獻(xiàn) 206
附錄A 不同坐標(biāo)和符號(hào)對(duì)照表 212
附錄B 樣例直升機(jī)原始參數(shù) 214
附錄C 旋翼簡單導(dǎo)數(shù) 217
附錄D 直升機(jī)導(dǎo)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(dòng)態(tài)入流模型系數(shù) 230
附錄G 旋翼揮舞運(yùn)動(dòng)方程系數(shù) 231
致謝 234