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直升机飞行仿真系统研究

作者：栗英杰 Publish: 2007-9-12 Hits:-

【中文题名】

直升机飞行仿真系统研究

【英文题名】

Research on Helicopter Aviation Simulation System

【学科专业】

机械电子工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-12

【中关键词】

直升机,仿真,建模,动力学方程,OpenGVS,MultiGen

【英关键词】

Helicopter,simulation,Modeling,dynamics equations,OpenGVS,MultiGen Creator,

【分类导航】

航空、航天>航空>基础理论及试验>飞行力学>直升机、旋翼机飞行力学>

【论文摘要】

和固定翼飞机相比,直升机旋翼的动力学特性十分复杂,目前,国内外几乎没有直升机带旋翼的动力风洞吹风数据。因此,要对直升机进行实时仿真,就必须对其运动和受力进行简化,以满足实时仿真系统的实时性、可靠性和稳定性。本文结合“舰载直升机捕获系留装置研制开发”课题,对直升机进行飞行动力学建模与仿真,根据直升机动力学系统仿真需要对动力学系统仿真模型进行了简化与修改,特别是简化了主要部件的空气动力计算方法,分析了典型状态下的受力情况,使得在缺少实验数据的情况下,可以计算出近似受力。针对直升机旋翼的动力学特性十分复杂等问题,本文将旋翼和机身看作一个整体,以直升机刚体运动的六自由度方程为基础,在直升机不同飞行状态(即悬停、前后平飞、左右平飞、垂直起降、左右转弯等)下,列出其相应的动力学方程。本文采用龙格库塔迭代法解算直升机在不同飞行姿态下的动力学过程,用OpenGVS语言进行模拟,通过操纵杆,在VC++6.0软件环境下演示出相应飞行状态。实验证明,本文开发的直升机模拟器视景仿真软件仿真效果良好,经过实践操作,能够满足模拟直升机飞行行为的需要。

【论文题纲】

提要	4-8
第一章绪论	8-20
1.1 引言	8-9
1.2 国内外研究动态和水平	9-12
1.2.1 国外现状	9-10
1.2.2 国内现状	10-12
1.3 实现手段	12-17
1.3.1 虚拟现实技术	12-16
1.3.2 VC++编程	16-17
1.3.3 视景驱动(场景管理)软件OpenGVS	17
1.3.4 DirectInput 游戏杆编程	17
1.4 本论文研究的背景和工作内容	17-19
1.4.1 研究背景	17-18
1.4.2 工作内容	18-19
1.5 本章小结	19-20
第二章直升机工作特点分析	20-25
2.1 直升机的类型	20-22
2.1.1 按用途分类	20
2.1.2 按重量级别分类	20
2.1.3 按结构形式分类	20-22
2.2 直升机的主要特点	22-23
2.3 直升机的操纵方式	23-24
2.4 本章小结	24-25
第三章直升机运动的动力学微分方程式	25-39
3.1 坐标系	25-27
3.1.1 地面坐标系o_d x_d y_d z_d	25
3.1.2 机体坐标系oxyz	25-27
3.2 直升机的运动参数及被控量	27-28
3.3 直升机运动的动力学微分方程	28-33
3.3.1 直升机相对机体坐标系的动力学微分方程	29-30
3.3.2 直升机相对地面坐标系的动力学微分方程	30-33
3.4 作用在直升机上的力和力矩	33-37
3.4.1 旋翼产生的力和力矩	34
3.4.2 桨毂的附加俯仰力矩M_(z桨毂)和附加滚转力矩M_(x桨毂)	34-35
3.4.3 尾桨产生的力和力矩	35
3.4.4 机身产生的力和力矩	35-36
3.4.5 重力在机体坐标系三轴上的分量	36-37
3.5 力和力矩的简化	37-38
3.5.1 平飞状态（含悬停状态）	37-38
3.5.2 垂直起降状态	38
3.6 本章小结	38-39
第四章动力学方程的仿真解法	39-43
4.1 仿真算法选择	39-40
4.2 具体算法	40
4.3 计算流程	40
4.4 算例	40-42
4.5 本章小结	42-43
第五章视景仿真系统建立及软件开发环境	43-69
5.1 视景仿真系统	43-49
5.1.1 视景仿真系统的概念及意义	43-44
5.1.2 视景仿真系统的研究与设计	44
5.1.3 视景生成基础知识	44-45
5.1.4 虚拟现实技术、计算机仿真技术和视景仿真技术三者的关系	45-47
5.1.5 视景仿真与多媒体、动画技术的比较[30]	47-49
5.2 软件开发工具——MULTIGEN CREATOR	49-57
5.2.1 MultiGen Creator 简介	49
5.2.2 MultiGen Creator 软件包	49-51
5.2.3 MultiGen Creator 主要特点及应用如下	51-52
5.2.4 OpenFlight 格式	52-54
5.2.5 地形场景的建立	54-56
5.2.6 直升机模型的建立	56-57
5.3 视景驱动(场景管理)软件OPENGVS	57-66
5.3.1 OpenGVS	57-59
5.3.2 OpenGVS 工具介绍	59-60
5.3.3 OpenGVS 应用程序	60-64
5.3.4 飞行场景显示	64-66
5.4 DIRECTINPUT 游戏杆编程	66-67
5.5 本章小结	67-69
第六章程序实现及仿真结果	69-75
6.1 程序框架	69-70
6.2 程序流程图	70-71
6.3 飞行视景仿真软件基本功能	71
6.4 仿真结果及画面	71-74
6.5 本章小结	74-75
第七章总结与展望	75-77
7.1 论文总结	75
7.2 论文展望	75-77
参考文献	77-80
附录某型直升机主要参数表	80-81
摘要	81-83
Abstract	83-85
致谢	85

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.96979



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