倾转旋翼机最新进展

虽然V-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机在近期的一次作战中再次发生坠毁事故,造成4人死亡,但是,人们没有因此停止对这项创新技术机型的探索脚步,目前V-22已经进入全速生产状态。民用倾转旋翼飞机BA609也正在为适航取证而努力。     

V-22“鱼鹰”倾转旋翼机研制历程与关键技术

倾转旋翼机具有速度快、噪声小、航程远、载重大和耗油率低等优点,本文介绍了贝尔直升机公司V-22"鱼鹰"倾转旋翼机从原理验证阶段的XV-3机到方案验证阶段的XV-15机,再到实用工程研制阶段的V-22"鱼鹰"机循序渐进的研制历程,并叙述了倾转旋翼机研制中的几项关键技术。     

V-22“鱼鹰”飞机典型事故浅析

本文研究了V-22"鱼鹰"飞机在试验与使用过程中发生的重大意外事故,对V-22飞机存在的主要设计缺陷及反复质量问题等进行了剖析,形成对我国倾转旋翼机发展的启示和建议,为我国后续发展倾转旋翼机装备提供借鉴。     

新型垂直起降飞机V-22“鱼鹰”偏转旋翼机

V-22“鱼鹰”偏转旋翼机是美国为了执行“飞行登陆”计划，实现“远征机动作战”的理论，满足多军种的作战使用要求而研制的垂直起降飞机。“远征机动作战”的关键在于提高空运尤其是由海向陆的兵力投送能力，这正是“鱼鹰”受到青睐的原因。V-22是偏转旋翼机，它组合了直升机的垂直起降能力和涡轮螺桨飞机的速度与航程优势，可空中加油和在全球范围内自主部署。它起飞着陆如直升机，到了空中其发动机短舱可偏转而转变为涡轮螺旋桨飞机，可高速和高空飞行。作战半径大，它可装载24名全副武装的士兵或9吨以上的内部或外部货物。可在大型舰船上起降，因而可在未来的两栖登陆作战中大显身手。旋翼可折褶，机翼可转动，所以飞机可存放于飞机载舰上。美国海军陆战队视该机为实现高速度、超视距两栖突击的-个至关重要的工具。V-22完全与美国海军“海上基地设置”的概念相适应，形成作战部队的海上规划、管理和主动作战，减少对陆上基地的依赖。     

意大利倾转旋翼机方案

关于意大利倾转考旋翼机“伊利卡”(ERICA)方案已透露了更多的信息。意大利奥古斯塔公司目前与美国韦斯特兰公司联合向欧洲联盟第5届框架会议研究计划组提出了第2代倾转旋翼机设计方案,以便获得制造这种20座倾转旋翼机地面试验机的经费。     

倾转旋翼机舵面故障后动态倾转过渡优化

倾转旋翼机操纵面故障后的安全高效应急操纵是避免飞行事故的重要环节。本文计算分析了倾转旋翼机遭遇不同作动器故障后倾转过渡的飞行轨迹和操纵优化。首先将倾转旋翼机不同舵面故障后的安全过渡倾转问题转换为最优控制问题,然后采用混合多重打靶法将最优控制问题离散为非线性规划问题,并进行数值求解。以XV-15为研究对象,面向基于最优控制模型的倾转过渡过程进行验证,随后注入舵面损伤、卡滞故障,计算并分析故障后的最优安全倾转过程和操纵策略。结果表明,当升降舵出现舵效损失时,飞行员需要增大纵向杆量输出,可完成动态倾转过渡,但随着损失增大,倾转过渡的操纵复杂度会提升;升降舵出现卡滞后,调节飞行速度,改变了倾转过渡路径,可完成正向倾转过渡。     

欧洲倾转旋翼机投标合并

欧洲委员会(EC)研究理事会已在第5届框架会议航空研究计划下否定了对倾转旋翼机方案的2个投标,要求欧洲直升机公司和奥古斯塔公司的投标方案合并。领导欧洲直升机合作公司的欧洲直升机公司已提出了它的欧洲倾转旋翼机方案,而奥古斯塔公司与英国韦斯特兰公司合作提出了倾转机翼方案。     

倾转旋翼机气动设计技术

针对倾转旋翼机气动技术进行了研究,包括过渡状态旋翼动态尾迹和非定常气动特性研究、过渡状态旋翼/机翼气动干扰特性研究以及倾转旋翼机模型风洞试验。建立了过渡状态旋翼动态尾迹和非定常气动特性以及旋翼/机翼气动干扰特性的理论分析方法,通过对比公开发表的试验数据和本研究获得的风洞试验结果验证了方法的有效性。     

NASA大型民用倾转旋翼机进展研究

倾转旋翼机是一种结合固定翼飞机和旋翼飞机双重优势的新型飞机,它具有速度快、油耗低、垂直起降等特点。在波音和贝尔公司联合研制的军用倾转旋翼机取得成功后,NASA试图在相关技术的基础上研制出一种90座、航程约为1200nmile、速度约为600km/h的新型先进民用倾转旋翼支线飞机,进而取代现役固定翼支线飞机。通过系统地搜集和科学地分析,明晰了NASA大型民用倾转旋翼机项目的内容、进展、风险和影响并对ARJ21支线项目提出早期预警。     

V-22“鱼鹰”的后续发展

V--22“鱼鹰”是目前唯一一型研制成功并投入实战使用的倾转旋翼机,虽然其单机采购价格高达数千万美元,但仍然有多个国家有意愿采购。美国军方对该机的改进工作也在进行中。     

倾转旋翼飞机技术发展研究

对倾转旋翼飞机的技术基础——推力矢量技术进行了介绍,分析了倾转旋翼飞机直升机模态和固定翼飞机模态的工作特点;针对倾转旋翼飞机的概念、方案进行了论述,并提出了倾转旋翼飞机的技术规格要求;总结了倾转旋翼飞机的技术发展历程、技术方案演变及各发展阶段的特点,并展望了其应用前景。     

倾转旋翼机模型线性化及稳定性分析

在建立倾转旋翼机非线性动力学方程的基础上,推导了线性模型系数矩阵中各元素的求解式。利用各模式下的配平结果,计算了相应的线性化模型。通过对线性化模型系统矩阵特征值的分布情况,分析了倾转旋翼机的本体稳定性。给出的线性化方法通用性强,适合于任意飞行状态下线性模型的计算。     

倾转旋翼过渡状态瞬态响应分析与试验

基于多体动力学分析方法建立倾转旋翼过渡状态瞬态响应分析模型,研究过渡状态下倾转旋翼非线性非定常气弹耦合动力学特性;通过引入倾转过程旋翼尾迹弯曲的影响,修正了直升机旋翼常规动态入流模型。集成非定常动态入流方程与倾转过渡状态的多体动力学方程,建立倾转旋翼过渡状态下时域非定常耦合分析模型。以两片桨叶的跷跷板旋翼为例,分析倾转过渡状态旋翼瞬态挥舞响应及旋翼气动力的时间响应历程。利用旋臂式模型机动飞行试验机进行倾转过渡状态下旋翼瞬态拉力的试验研究,试验与理论计算结果表现出很好的相关性。数值计算和试验结果表明:建立的时域模型能够有效分析倾转旋翼过渡状态的瞬态特性;倾转过渡状态旋翼尾迹弯曲对非定常动态入流的影响是显著的,对于倾转过渡状态动态入流尾迹弯曲的修正是很必要的。      

倾转旋翼机转动机构运动学仿真分析

转动机构在倾转旋翼机过渡飞行阶段起着重要作用。为了研究倾转旋翼机转动机构在发动机短舱与旋翼向前倾转90°过程中的运动特征,寻找较为适用的转动模式,以倾转旋翼机转动机构为研究对象,简化机构模型,采用MATLAB软件计算两种转动方案机构的运动学特征,采用LMS软件仿真两种方案机构的转动过程。通过对比分析两种方案的运动学特征图,发现MATLAB和LMS软件得出的两种方案的角速度、速度、角加速度和加速度曲线是一致的,两种方案各有其优势。     

舰载机滑跃起飞动力学与运动学特性

首先介绍了舰载机滑跃起飞技术的概念、现状及发展趋势。然后基于作者在型号研制及试验试飞方面的工作经验,从滑跃起飞过程中的舰载机本体,包括起落架缓冲器、轮胎在内的多体系统运动学与动力学特性出发,分别对影响舰载机滑跃起飞动力学和运动学特性的若干关键因素进行了讨论,这些因素主要包括甲板风场、发动机、起落架、操纵系统和重量特性等。最后通过定性和定量的对比分析结果,从飞机设计与使用两个维度识别出滑跃起飞设计所需重点考虑的影响因素、动力学与运动学成因以及相关设计指标,对滑跃起飞动力学与运动学特性进行了全面的探讨与深层认知。可为从事相关型号的设计、试验及使用的技术人员提供参考。     

悬停状态倾转旋翼/机翼干扰流场及气动力的CFD计算

基于一套高效通用的多层运动嵌套网格技术,建立了适合悬停状态倾转旋翼机旋翼/机翼气动干扰特性分析的高效混合计算流体力学（CFD）方法。在倾转旋翼/机翼贴体网格区采用可压雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程作为主控方程,过渡/背景网格区选用Euler方程,湍流模型选用Spalart-Allmaras模型。时间推进上采用双时间推进格式进行非定常求解,并在方法中运用了SPMD（Single Program Multiple Data）模式的并行加速技术。在此基础上,首先分别采用UH-60A直升机旋翼及XV-15倾转旋翼机旋翼作为数值算例,验证了CFD方法的有效性。然后着重对倾转旋翼/机翼的非定常干扰流场及气动力分布特征进行了数值研究,模拟得到与实际情况相符的“喷泉效应”干扰现象。计算结果表明,干扰作用使得倾转旋翼相对于孤立旋翼拉力数值减小了3%,但总的拉力系数损失达到了17%,证明悬停状态下气动干扰对飞行器气动性能有重要影响。     

舰载无人机作战使用及关键技术综述

研究了国际典型舰载无人机的性能、作战用途、起降方式;舰载无人机在侦查打击等主要任务领域 中的使用及典型作战场景;总结了舰载无人机作战使用过程中的关键技术,详细论述了各项技术的难点以及当 前研究状况,为将来的进一步研究奠定了基础。     

直升机高海况起降相关装备能力要素分析

直升机舰上起降是 1个舰、机、人、环等多因素耦合的复杂系统问题。重点分析影响直升机高海况舰上起降能力的舰、机相关装备因素,主要包括舰船的摇荡运动特性、起降平台及上层建筑主尺度,快速系留与牵引、摇荡运动预报等直升机舰面保障设备能力,直升机的抗合成甲板风、适应舰船摇荡运动、舰面开/关车等能力,以及风况监测能力等,给出装备因素影响直升机高海况起降的原理、规律、特点,总结部分国外海军相关研究和装备情况,为国内相关研究和装备研制提供借鉴和参考。     

重复使用运载器制导与控制技术综述

本文对重复使用运载器制导与控制技术进行综述。随着航天技术的发展,对航天运载器重复使用的需求也日益剧增,具备可复用的天地往返运输能力也一直是航天工业追求的重要目标之一,而制导与控制将发挥重要的作用。首先回顾了全球范围内重复使用运载器的研究进展,随后从不同的维度对其发展途径进行分类和分析,并从垂直起飞垂直着陆（VTVL）、垂直起飞水平着陆（VTHL）、水平起飞水平着陆（HTHL）等3个方面对制导与控制的需求进行了梳理。针对不同的起降模式,详细构建了完整的制导与控制模型、约束与目标函数,从而对比在不同场景下制导与控制的特点和挑战。在此基础上,对在VTVL、VTHL、HTHL 3种工作方式下制导与控制理论研究与工程实践中所取得的研究成果进行分析,并对各种方法的特点进行了论述和比对。最后对本领域当前亟待突破的技术难点和发展趋势进行了讨论,并对推动重复使用运载器应用的重点研究方向进行了归纳和展望。