一种共轴双旋翼无人直升机旋翼及操纵系统设计

文中对共轴双旋翼无人直升机旋翼系统进行剖析,参考通航共轴双旋翼直升机的旋翼系统设计经验,结合无人直升机的特性,确定旋翼及操纵优化设计思路。根据共轴双旋翼无人直升机的总体参数,计算分析旋翼系统关键结构件的受力情况,进行旋翼系统机构设计并对关键件进行强度分析。通过使用动力学分析软件,分析旋翼及操纵系统的控制方式,对旋翼及操纵机构的总距变化进行运动仿真,以供相关工作者参考。

TD220共轴双旋翼无人直升机 北京中航智科技有限公司

TD220无人直升机采用共轴双旋翼技术，模块化设计，结构紧凑，维护方便。TD220搭载自主研发的HeliAP飞行控制系统，实现了飞机从起飞、悬停、航路点飞行到降落等所有飞行状态的全自主化，并具有链路失效保护和自动返航功能。TD220采用电控-分控式旋翼控制技术，减小结构复杂性，降低整体重量，提高系统可靠性。

筒状共轴折叠双旋翼无人直升机控制仿真与设计

针对双电机驱动的共轴折叠双旋翼无人直升机载荷偏小的问题,文中提出一种单层周期变距的筒状共轴折叠双旋翼无人直升机。动力系统采用伞齿机械同步结构使上下层旋翼同速旋转,旋翼系统采用下层周期变距和上层变总距。上下桨毂采用不等长设计,避免旋转展开时打桨。然后,建立该筒状共轴无人直升机的动力学模型和气动模型;并针对共轴双旋翼直升机的非线性控制问题,设计一种基于滑模控制的姿态和位置控制器,利用Matlab对该控制器进行仿真。最后,制作原理样机,通过实验验证控制方案的有效性。结果表明,所设计的无人直升机可以顺利打开桨叶,实现稳定悬停和飞行。

共轴式直升机双旋翼载荷计算模型研究

理论计算和实验测量表明,共轴式直升机在悬停、前飞状态下,上下旋翼桨盘处轴向诱导速度分布与单旋翼直升机的相类似,本文根据共轴式直升机双旋翼这一特点,引入气动力相互干扰因子,将单旋翼直升机一阶谐波形式的Pitt-Peters静态非均匀入流模型推广到共轴式直升机,建立了一种共轴双旋翼载荷计算模型,为共轴式直升机飞行动力学建模作前期准备。以某共轴双旋翼为研究对象进行载荷计算,并与国外计算结果进行了对比,两者吻合较好。

卡-28直升机及其共轴式双旋翼系统的特性

卡-28直升机是一种无尾桨的共轴式双旋翼直升机,同单旋翼直升机相比,它有许多特殊的问题,本文联系卡-28的实际使用,从理论上对这些特殊问题进行了简要的分析,从而总结出共轴式直升机的优越性,以及存在的问题,作为有关人员今后研究的内容。

共轴双旋翼直升机扭振系统固有特性计算方法研究

区别于常规单旋翼带尾桨直升机,共轴双旋翼直升机具有独特的动力传动构型,其所构成的扭振系统特性也具有自身特点。采用模态综合法分析建立此类直升机的扭振系统动力学分析模型,通过算例对该系统扭振固有特性进行了计算和结果分析,验证了此种分析计算方法的可行性。结果表明,此方法可用于研究共轴双旋翼直升机扭振系统固有特性,同时该方法可在共轴双旋翼直升机初步工程设计阶段为旋翼及动力传动系统的设计提供一定的设计指导。

直升机卫星通信信号共轴双旋翼遮挡模型研究

受安装条件限制,直升机卫星通信天线一般安装在直升机旋翼下方、尾梁或机体两侧。直升机在飞行过程中,旋翼遮挡卫星通信信号,造成卫星通信信号衰减。针对卫星通信系统天线受共轴双旋翼直升机旋翼遮挡的情况,分析直升机共轴双旋翼对天线的遮挡过程,结合直升机单旋翼遮挡模型建立共轴双旋翼遮挡的理论模型。为了验证模型的正确性,设计并搭建共轴双旋翼遮挡试验环境。试验结果表明,所提理论模型正确可靠,可对共轴双旋翼直升机卫星通信系统设计提供指导。

基于约束优化算法的共轴双旋翼直升机仿真

双旋翼直升机由于上下旋翼的气动特性复杂,仿真中主要依据动量定理分别搭建机身与旋翼动力学模型,考虑旋翼与机身之间的气动干扰整合动力学方程。通过约束优化法求解非线性数学模型,利用优化约束法求解出方程组的可行解,调整约束值降低不可行解。依据直升机在不同前飞速度下的各项参数的变化整合数据,最终将搭建好的动力模型编写到程序中运行仿真程序验证仿真系统的可靠性。

共轴双旋翼高速直升机主减轮系功率流向分析

研究了一种共轴式反转的高速直升机主减轮系方案,为设计者提供了一种快速判断轮系功率流向的方法。首先,将轮系单元分析法引入共轴双旋翼高速直升机主减轮系的分析,并完成直升机主减轮系的数学建模。然后,总结出共轴双旋翼高速直升机主减轮系方案所有可能的功率流向类型。最后,研究了共轴双旋翼高速直升机主减轮系的功率流向类型及其不同的飞行状态(前飞、改变航向等)对主减轮系效率的影响。

共轴双旋翼高速直升机主减轮系效率分析

针对共轴双旋翼高速直升机主减的单输入双输出轮系方案,研究了轮系方案的传动效率与内外旋翼轴负载比值之间的关系,并推导出二者之间的关系式,便于设计者评估轮系方案的传动效率能否满足主减的总体设计要求,提出轮系方案的改进措施。

共轴双旋翼直升机卫星通信小型化终端设计与验证

直升机卫星通信面临旋翼转动时卫星通信信号受旋翼遮挡带来的不同程度衰减的问题。共轴双旋翼直升机对卫星通信信号的遮挡特性相比传统单旋翼要更复杂,且国内研究相对较少。首先分析了共轴双旋翼对卫星通信信号的遮挡特性以及抗双旋翼遮挡卫星通信的关键技术,在此基础上设计了一种小型化的适应双旋翼遮挡的卫星通信机载终端,并在双旋翼遮挡模拟环境下完成了试验验证。结果表明其传输性能满足指标要求,对后续工程应用具有设计指导意义。

视觉辅助的交叉双旋翼无人直升机自主降落控制系统

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号干扰的情况下实现平稳的自主降落,采用AprilTags视觉基准系统中的TAG36H11图像作为降落地标,并基于该降落地标设计了一种视觉辅助的交叉双旋翼无人直升机自主降落控制系统。对降落地标进行图像预处理,基于Canny边缘检测、Hough变换直线检测和矩形检测,提取降落地标的特征信息,然后通过相机成像原理和坐标系转换解算出无人直升机的相对位姿信息,针对GPS信号干扰的情况下提出了一种利用Hough变换直线检测解算偏航角的算法,最后设计了一种串级PID控制结构的位姿控制算法,位置控制中设计了一种开方控制器,用于限制无人直升机的极限期望位置和最大加速度。同时,在姿态控制中设计了一种交叉双旋翼无人直升机姿态控制机构,通过6个数字舵机控制倾斜盘的倾角实现交叉双旋翼的周期变距,改变无人直升机的飞行姿态。通过Mission Planner飞控地面站进行仿真验证,将视觉处理系统与飞行控制系统组合,仿真结果表明,视觉辅助的飞行控制系统可以很好地跟踪无人直升机的期望位置。经过实验验证,姿态角度偏移量控制在4°以内,位置偏移量控制在0.05 m以内,可以实现交叉双旋翼无人直升机视觉辅助的自主降落。

基于ORB的交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global positioning system,GPS)信号不稳定的情况下实现对目标的视觉跟踪,设计了一种交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统。首先,设计了一种视觉模块,对跟踪目标进行图像处理,利用基于方向性快速的特征点检测和旋转BRIEF(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)描述子特征匹配和矩形检测,获取跟踪目标的中心点像素坐标,通过相机模型和旋转矩阵解算出跟踪目标的中心点实际位置。然后,设计了一种跟踪控制模块,采用串级比例积分微分(Proportional-integral-derivative,PID)加前馈的控制结构,为了限制极限位置和最大加速度,位置控制中采用平方根控制器,姿态控制中设计了一种交叉双旋翼姿态控制机构。之后,通过飞控地面站搭建仿真环境,对添加视觉模块的飞行控制系统进行仿真验证,结果表明,无人直升机可以很好地跟踪到视觉模块输出的期望位置。最后,进行实验验证,在设定最大飞行速度为1 m/s的条件下,姿态角最大为8°左右,位置与期望位置之间的误差最大为0.08 m,可以实现交叉双旋翼无人直升机对目标的视觉跟踪。

共轴双旋翼直升机舰面共振研究

直升机的"舰面共振"是一种类似于直升机地面共振的旋翼与机体耦合的动不稳定现象,与地面共振的不同之处在于"舰面共振"时直升机是在舰船上工作。文章建立了某共轴旋翼直升机的旋翼/机体/舰面耦合系统动力学分析模型,计入桨叶刚体挥舞和摆振自由度,机体模型考虑了其纵向、横向平动和俯仰、滚转运动四个自由度。

共轴双桨无人直升机在农业生产中的应用和前景

系统分析了国内外农用飞机和我国农用无人机目前的发展情况,详细分析了共轴双桨无人直升机工作原理及在农业生产应用的可行性,同时对我国农业无人机发展前景做了展望。

一种共轴双旋翼-固定翼高速直升机设计

传统直升飞机飞行速度较慢、载重小。高速直升机的出现提升了直升机的飞行速度,但是现有的高速直升机设计仍存在附加重量大、操控困难等问题。本文基于对现有几种高速直升机的分析研究,探讨设计了一种共轴可扭转双旋翼高速直升机。并通过CFD仿真计算,验证了共轴可扭转双旋翼在平飞状态可以获得足够的升力,和该方案在空气动力学方面可行。

共轴双旋翼无人机动力系统试验台研究

设计能够模拟无人机调试及动力测试的试验台,用于测试无人机动力系统整体性能。该试验台采用小型共轴双旋翼无人机进行研究,通过调节控制器信号输出大小来控制电机输出功率,并实时记录力、电压、电流、电调转速信号以及脉冲宽度信号(PWM)信号等信息来分析小型共轴双旋翼无人机的动力系统性能。试验证明,试验台达到了设计要求,同时验证了小型共轴双旋翼无人机动力系统的可行性。对于小型无人机的飞控系统及结构优化具有一定的工程应用价值。

共轴刚性旋翼高速直升机配平及旋翼系统气动特性研究

以类S97构型的高速直升机为研究对象,通过全机平衡方程的建立,开展共轴双旋翼、尾部推进桨的气动特性研究,着重分析了不同前进比下转速变化对拉力/推力、功率的影响,研究其气动环境与常规直升机的差异,并从全机角度出发,进行共轴双旋翼、尾部推进桨的功率占比分析,研究旋翼转速、飞行速度、需用功率之间的内在关系,得到了高速直升机气动特性的基本规律以及影响其气动效率的一些因素。

共轴双旋翼直升机减速器齿轮链疲劳试验方法研究

在对国内相关试验和标准的研究下,总结了直升机减速器齿轮链疲劳试验的关键点。以VR-252减速器为研究对象,介绍了其工作原理,并进行了功率分流分析计算,按无限寿命设计,分析了各齿轮疲劳试验时间和施加的载荷,根据试验要求和传动特点编制了合理的试验谱,给出了共轴双旋翼直升机减速器齿轮链疲劳试验的一般方法,该方法也适用于其他类型直升机减速器的齿轮链疲劳试验。

基于人工操纵的共轴双旋翼直升机液压流量需求分析

本文介绍了共轴双旋翼直升机控制原理及作动器布置,进行了八种组合状态操纵系统操纵面运动仿真,得出了作动器行程及速度,给出了液压系统设计输入最大流量的需求。