小型无人倾转旋翼机全模式飞行操纵控制

闻凯+赵彬宇

摘 要：文章根据飞行特点和相关知识建立了倾转旋翼机飞行的数学方程，通过模型确定了小型无人倾转旋翼机在直升、倾转和飞行模式下的通道操纵量和飞行姿态，得出了小型无人机各种状态下的飞行策略。

关键词：倾转旋翼机；配平；解耦控制

2.2 倾转模式飞行

在对小型无人倾转旋翼机在倾转模式下进行配平时，倾角In 從0°变化到90°，前飞速度为16～25m/s，为了抵消桨叶有效迎角减小引起的推力足足问题，应增大桨叶的安装角即增加总距的操纵。前飞速度增大升降舵偏角也会随着增大，在飞机进入倾转后期时，纵向周期变距明显减弱。根据实验结果计算得机翼安装倾角为3°～5°时，倾转过渡模式可以较为顺利的过渡。

2.3 飞机模式飞行

在对小型无人倾转旋翼机在倾转模式下对应图3中25～35m/s。随着前飞速度增大，无人机的机身重力与升力互相平衡飞机平稳向前飞行。飞行的动力由旋翼提供，由于速度不断增加所以总距操纵也相应增加。

图3中俯仰角随随飞速度增加而逐渐减小情况对应，与实际飞机固定翼飞机的飞行特性相吻合，均具有固定翼飞机的飞行特性。

2.4 全模式飞行

对试验所用小型无人机进行各个飞行模式的试飞试验，同时对倾转旋翼机的转换走廊进行研究。小型倾转旋翼机在直升机模式下垂直起飞，协调操纵总距和纵向周期变距是飞机模型进入倾转模式，通过旋翼和水平安定面相互协调操纵保持模型的平衡；主要由旋翼和水平安定面相互协调操纵，同时根据前飞速度对短舱的倾角进行调整；倾角In=90°时模型进入飞机模式飞行，此时模型机翼提供的升力与其重力相互平衡，前进速度由旋翼提供。

3 实际模型设计

最终的实际模型在经历数次试验后经由Solidworks软件进行建模并转换为平面切割图纸后终于制作完成。

由于两轴模式对重心的要求极高，为了适应多种机型重心不同的情况，可选择在尾部安置类似直升机锁尾的变距结构，配套的动力应较主动力小一级别，这样即使重心出现偏差，也可以最大程度上修正平衡。

参考文献

[1]军用旋翼飞行器驾驶品质要求.美国陆军航空设计标准性能规范.ADS-33E-PRF[Z].南京航空航天大学（译），2002.