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中图分类号：V227论文编号：102870113-S310学科分类号：082520硕士学位论文共轴刚性双旋翼直升机操纵系统设计研究研究生姓名贾金亮学科、专业航空宇航科学与技术（直升机工程）研究方向直升机系统设计指导教师朱清华副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonControlSystemofCoaxialRigidTwin-rotorHelicopterAThesisinAerospaceScience&Technology(HelicopterEngineering)byJiaJinliangAdvisedbyAssociateProf.ZhuQinghuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文I摘要共轴刚性双旋翼直升机相比于其他类型的直升机具有独特的优点，操纵系统更是其区别于其它构型直升机的一个显著特征，也是共轴刚性双旋翼直升机技术研究的关键问题。首先，本文对共轴刚性双旋翼桨叶铰链力矩的组成进行了分析，并利用动量理论建立旋翼诱导速度均匀入流模型，然后，基于Pitt-Peters静态非均匀入流，建立了共轴刚性双旋翼气动干扰模型，通过编程，计算了共轴刚性双旋翼桨叶铰链力矩和旋翼升力。其次，本文对现有的几种共轴双旋翼直升机操纵系统结构特性进行了分析研究，对比它们各自的优缺点，提出了一种合适的共轴刚性双旋翼航向操纵方案。同时，在对人机工效设计在直升机上的运用与发展进行深入的分析的基础上，本文总结了在进行操纵系统设计时应该注意的人机工效原则和因素，为操纵系统的人机工效设计奠定基础。最后，本文依据各种设计规范，对本方案操纵系统进行了三维实体建模，给出了操纵系统Catia装配图，对该模型进行了人机工效设计，并对方案旋翼桨叶变距拉杆进行了简单的载荷计算。关键词：共轴刚性双旋翼，操纵系统，铰链力矩，航向操纵，人机工效共轴刚性双旋翼直升机操纵系统设计研究IIABSTRACTBycomparingwithothertypesofhelicopter,thecoaxialrigidtwin-rotorhelicopterhasuniqueadvantagesandthecontrolsystemofthehelicopterisalsoanuniquefeature,whichisthekeyelementfortheinvestigationofthecoaxialrigidtwin-rotorhelicopter.Firstly,basedontheanalysisoftheanalysisofthebladehingemomentofthecoaxialrigidtwin-rotor,acoaxialrigidtwin-rotoraerodynamicinterferencemodelwasproposedtoinvestigatethebladehingemomentandrotorlift.Inordertoshowtheeffectoftheinflowbehaviortothebladehingemoment,twodifferentinflowmodels,suchasuniforminflowmodelbasedonmomenttheoryandPitt-Petersnon-uniforminflowmodelwereincludedintheaerodynamicinterferencemodel.Then,basedontheanalysisofcharacteristicsofseveralexistingcoaxialtwin-rotorhelicoptercontrolsystemstructure,asuitablecoaxialrigidtwin-rotordirectionalcontrolschemewasproposedbythecomparisonoftheirrespectiveadvantagesanddisadvantages.Meanwhile,onthebasisofthedeepanalysisoftheeffectofergonomicdesigntotheapplicationanddevelopmentofhelicopter,theergonomicprinciplesandfactors,whichcanbedefinedasthefoundationsfortheergonomicdesignofcontrolsystem,aresummarizedinthisthesis.Finally,basedonthedesignspecifications,theCatia3Dmodel,whichfollowsthedesignschemeinthisthesis,wasmodeledtopresentthecontrolsystemofthecoaxialrigidtwin-rotorhelicopter.Basedonthemodel,theergonomicdesignwasgiven,andthepitchlinkloadwasalsocalculatedforthedesignscheme.Keywords:Coaxialrigidtwin-rotor,Controlsystem,Hingemoment,Directionalcontrol,Ergonomicdesign南京航空航天大学硕士学位论文III目录第一章绪论..........................................................................................................................................11.1引言.............................................................................................................................................11.2国内外研究概况.........................................................................................................................21.3主要研究内容.............................................................................................................................5第二章共轴刚性双旋翼铰链力矩计算研究.......................................................................................72.1引言.............................................................................................................................................72.2相关假设.....................................................................................................................................72.3共轴刚性双旋翼桨叶铰链力矩组成分析..................................................................................72.3.1桨叶剖面气动力矩...............................................................................................................82.3.2桨叶剖面气动阻尼力矩.......................................................................................................82.3.3螺旋桨力矩（由离心力弦向分量引起）...........................................................................82.3.4变距惯性力矩.......................................................................................................................92.4气动干扰模型的建立..................................................................................................................92.4.1单个旋翼剖面气动特性.......................................................................................................92.4.2共轴双旋翼气动干扰模型.................................................................................................112.5旋翼升力计算模型....................................................................................................................122.6计算结果及分析.......................................................................................................................132.7小结...........................................................................................................................................17第三章共轴双旋翼直升机操纵系统结构特性研究.......