傾轉旋翼飛行模擬(基於X plane XV 15)

2021-10-07 04:04:16 字數 2871 閱讀 5855

前言:

和傳統一樣,受限於固定翼的起降需求和***的航程與速度限制,誕生了接觸一下傾轉旋翼的想法。但是我一沒有科研需求,二沒有專案支撐,於是決定從x-plane當中做出一些嘗試,體驗一下。圖1是我製作的xplane模型第一次飛行的場景,沒有意外,此模型粗糙,無法實現垂直起降、也無法實現傾轉飛行。只能在短距起降模式下起飛,在嘗試飛行模態轉換的過程中,墜機**!

必然的,當前很多細節的地方還沒有處理,很多很多地方需要完善,有錯誤之處還請指正。

作用:

增強感性認識。如果是在學習傾轉旋翼,可以體驗一下傾轉旋翼的操縱和飛行,感性認識一下傾轉旋翼特點;

快速原型驗證。在現有的基礎上,對模型進行更改,快速定性地驗證一下自己的想法;

進行控制率研究。利用xplane的資料介面,可以開發傾轉控制律與xplane聯合**;

除了直接使用x-plane直接模擬飛行外,還可以將x-plane作為視景,使用第三方工具如matlab建立動力學與運動學模型,進行聯合**。

為什麼是xv-15?

上圖的三架傾轉旋翼分別是xv-15, v-22, aw609。這三架飛機是不是很相似?可以說v-22是放大版的xv-15,而aw609是改進版的xv-15。v22的大名自然不必多說,而aw609是第一架在走適航流程的民用版傾轉旋翼,xv-15就是它們的前身,第一架較為成功的傾轉旋翼飛機。

另乙個原因,nasa用xv-15開展了傾轉旋翼的相關研究,發表了很多關於xv-15效能、結構等的報告,提供了豐富的資料和資料可以查閱。

什麼是xv-15?

首先字面上理解。x,代表著試驗\驗證機型,例如x47b,x51a等,v私自猜測是垂直(vertical)的意思,至於15,猜測代表最大起飛重量15000lbs(6800kg)。

20世紀50年代,貝爾***公司開始探索傾轉旋翼方案,研製了xv-3,然後提出了model 266方案,隨後美國陸軍和nasa都想研究傾轉旋翼,於是就和貝爾公司簽訂了兩架model 301合同,也就是xv-15。

xv-15是一架驗證機,不具備實戰的能力,但是它充分的驗證了傾轉旋翼方案:飛行模態轉換,空中模擬加油,**發射,地形跟蹤飛行,機動飛行試驗,搜尋、救援、吊掛貨物飛行。

鑑於xv-15的試飛進展順利,五角大樓在2023年啟動了「三軍先進垂直起降飛機」(jvx)專案,為美國武裝部隊研製一種生產型垂直起降運輸機。誕生了後來的v-22。

時間事件

2023年5月

xv-15 #1原型機首次自由懸停飛行

2023年4月

xv-15 #2原型機首次飛行

2023年7月

xv-15 實現了從***飛行模式向固定翼飛行模式的首次轉換

2023年5月

xv-15 易損性評定和海上艦載飛行試驗

2023年9月

xv-15 空中模擬加油、**發射、地形跟蹤飛行和其他機動飛行試驗

2023年8月

20日,第一架xv-15因事故墜毀

2023年

第二架xv-15退役

xv-15有什麼優勢?

xv-15懸停效率沒有同等級***高,航線飛行效率沒有同等級固定翼高,但是它恰好的填補了兩者之間的空白,我們可以從它的飛行包線中一窺端倪。從飛行包線可以看出它的飛行包線涵蓋了***和固定絕大部分的區域,對於既需要航程又沒有良好的起降場地或者需要懸停的任務需求,是不二選擇。

為了在x-plane中建立xv-15的模型,需要xv-15的詳細資料,包括機身、機翼、布局、動力、螺旋槳等,主要資料如下,x-plane使用的是英呎和英吋為單位,可以直接使用。

**1. 總體布局:**

2. 機身和機翼資料**

3. 發動機資料

4. 螺旋槳資料

5.載重與平衡資料**

x-plane使用的是葉素理的進行動力學**,其過程是模擬的氣流吹過模擬的機身,所以不需要知道特別詳細的資料去建立詳細的動力學與執行學模型,只需要按照第2節中的資料,配置好三維的飛機氣動布局和外形,設定好載重平衡和效能資料,再配置好電源電氣、發動機引數、螺旋槳引數,就可以進行**。需要說明的是:當前我建立的飛機模型大體引數參考了xv-15,但是有些地方,我做的並不嚴謹,並不是乙個高度符合原機的模型。

初步建模結果如下:

跌跌撞撞起飛過程

不完美傾轉過程

1.2.傾轉旋翼機這麼好,為什麼仍不能取代***?

四旋翼飛行器

近幾年來四旋翼飛行器受到了人們的熱捧,它是一種具有四個螺旋槳的飛行器並且四個螺旋槳呈十字形交叉結構,通過平衡四個旋翼產生的力來實現穩定盤旋和精確飛行,其具有欠驅動 多變數 強耦合 非線性等複雜特性。四旋翼無人飛行器研究內容涵蓋了製造技術 結構設計 材料工程 空氣動力學 自主飛行控制與導航 影象處理和...

PX4飛行模式 多旋翼

遙控器輸入被轉換為橫滾 俯仰和偏航速度,當搖桿回中時飛行器不會保持平衡,可以用於翻滾等特技飛行。遙控器輸入在極限區域被轉換為橫滾 俯仰的角度和偏航的速度,否則被轉換為橫滾 俯仰和偏航角度。遙控器輸入被轉換為橫滾 俯仰的角度和偏航的速度,當搖桿回中後飛行器會保持平衡,之後會隨風或其他因素漂移。橫滾 俯...

Quadrotor四旋翼飛行器的飛

quadrotor四旋翼飛行器的飛行原理 一 hxl85 這是wiki上的介紹,有興趣可以讀一讀。簡 單的講,顧名思義,quadrotor就是一種四旋翼 four rotors 垂直起降 vtol,vertical taking off and landing 的直公升飛機。結構 quadrotor...