本书全面、系统地介绍直升机的基本飞行特点和飞行操纵方法；分析旋翼的挥舞运动对直升机的配平、稳定性和操纵性的关键作用；给出直升机的平衡、稳定性和操纵性的分析方法；介绍直升机飞行品质规范的基本内容、应用及其发展；阐述倾转旋翼机飞行动力学的建模方法及直升机模式与固定翼飞机模式之间的相互转换。
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第1章 绪论 1
1.1 直升机飞行动力学的研究内容 1
1.1.1 直升机飞行动力学的内容及其相互关系 1
1.1.2 直升机飞行操纵的特点 2
1.1.3 直升机飞行动力学的分析方法 3
1.2 坐标系及特征角度 4
1.2.1 地面坐标系 4
1.2.2 机体坐标系及姿态角 5
1.2.3 速度轴系及迎角和侧滑角 5
1.2.4 桨轴系 5
1.2.5 各坐标系之间的转换关系 5
第2章 直升机的飞行操纵 9
2.1 直升机上的外力 9
2.1.1 重力在体轴系中的分解 9
2.1.2 旋翼力 10
2.1.3 直升机其他部件的空气动力 10
2.2 直升机的操纵方式 11
2.2.1 单旋翼带尾桨式直升机的操纵方式 11
2.2.2 双旋翼直升机的操纵方式 12
2.2.3 倾转旋翼式飞行器的操纵方式 12
2.3 直升机的操纵机构及其力学特性 14
2.3.1 自动倾斜器 14
2.3.2 典型的操纵系统 14
2.3.3 操纵系统的力学特性 14
2.3.4 旋翼的其他操纵方式 17
2.4 直升机操纵系统的发展 18
2.4.1 简单机械式 18
2.4.2 液压助力式 18
2.4.3 电传操纵 18
2.4.4 光传操纵 19
2.4.5 侧杆操纵器 19
第3章 旋翼的挥舞 21
3.1 桨叶的挥舞运动方程 21
3.1.1 桨叶挥舞运动方程的建立 21
3.1.2 桨叶在挥舞面内的空气动力 23
3.1.3 桨叶挥舞运动方程的解和桨尖轨迹平面 24
3.2 挥舞运动的三个起因 25
3.2.1 吹风挥舞 25
3.2.2 操纵挥舞 26
3.2.3 随动挥舞 28
3.3 挥舞铰偏置量e对挥舞运动的影响 29
3.3.1 挥舞自然频率增大 30
3.3.2 挥舞阻尼减小 31
3.3.3 桨毂力矩 32
3.3.4 无铰旋翼的等效铰 34
第4章 直升机运动方程 37
4.1 直升机刚体运动方程 37
4.1.1 直升机质心移动的动力学方程 37
4.1.2 直升机绕质心转动的动力学方程 39
4.2 直升机的线化运动方程 41
4.2.1 简化假设 41
4.2.2 运动方程的线化 42
第5章 直升机的稳定飞行 47
5.1 稳定飞行的研究内容 47
5.2 直升机各部件空气动力 47
5.2.1 旋翼 47
5.2.2 尾桨 50
5.2.3 平尾 52
5.2.4 垂尾 54
5.2.5 机身 56
5.2.6 全机重力 57
5.3 平衡方程及求解 57
5.3.1 悬停 57
5.3.2 前飞 62
5.4 低速飞行的特殊性 65
5.4.1 速度范围 65
5.4.2 飞行特点 66
5.4.3 平衡计算的特殊性 66
5.5 自转飞行 66
5.5.1 概述 66
5.5.2 稳定自转 66
5.5.3 下降率 67
5.5.4 稳定自转飞行的配平 67
第6章 直升机的稳定性 69
6.1 稳定性概念 69
6.2 直升机的静稳定性 70
6.2.1 直升机的纵向静稳定性 70
6.2.2 直升机的航向静稳定性 72
6.2.3 直升机的横向静稳定性 72
6.3 直升机的动稳定性 73
6.3.1 模态的概念 74
6.3.2 模态特性 75
6.4 直升机的阻尼 75
6.4.1 直升机的纵向运动阻尼 75
6.4.2 直升机的航向运动阻尼 76
6.4.3 直升机的横向运动阻尼 77
6.5 直升机的气动导数 77
6.5.1 旋翼气动导数 77
6.5.2 尾桨气动导数 87
6.5.3 平尾气动导数 90
6.5.4 垂尾气动导数 92
6.5.5 机身气动导数 94
6.5.6 全机气动导数 97
6.6 直升机气动导数分析及稳定根 97
6.6.1 直升机气动导数分析 97
6.6.2 直升机稳定根 104
6.7 直升机的主要运动模态 106
6.7.1 直升机的纵向运动模态 106
6.7.2 直升机的横航向运动模态 109
第7章 直升机的操纵响应 111
7.1 直升机操纵性基本概念 111
7.1.1 操纵功效 111
7.1.2 操纵灵敏度 111
7.1.3 反应时差 112
7.1.4 带宽和相位滞后 112
7.1.5 快捷性 113
7.2 分析方法 113
7.2.1 操纵输入形式 114
7.2.2 操纵响应分析方法 115
7.3 直升机操纵导数 124
7.3.1 旋翼操纵导数 125
7.3.2 尾桨操纵导数 125
7.3.3 平尾操纵导数 126
7.3.4 全机操纵导数 126
7.4 直升机操纵响应 126
7.4.1 垂直上升的操纵响应 126
7.4.2 直升机对纵向周期变距的响应 127
7.4.3 直升机对横向周期变距的响应 131
7.4.4 直升机对航向(尾桨)操纵的响应 133
第8章 直升机的飞行品质和飞行品质规范 136
8.1 飞行品质的含义及飞行品质规范的作用 136
8.2 飞行品质评价的三维领域 138
8.2.1 任务科目基元 138
8.2.2 驾驶员的可用感示环境 140
8.2.3 直升机对操纵指令的响应类型 141
8.3 试飞员的评价——认定的飞行品质等级 146
8.4 品质参数的定量分析——预估的飞行品质等级 150
8.4.1 对操纵的姿态响应 150
8.4.2 对总距操纵的响应 152
8.4.3 轴间耦合 153
8.4.4 稳定性要求 154
第9章 倾转旋翼机的技术特点及飞行动力学建模 156
9.1 倾转旋翼机的技术特点 156
9.2 假设与坐标系 157
9.2.1 模型假设 157
9.2.2 坐标系及其转换 157
9.3 倾转旋翼机各部件空气动力 158
9.3.1 旋翼气动力模型 158
9.3.2 机翼气动力模型 167
9.3.3 机身及尾翼气动力模型 173
9.4 倾转旋翼机操纵混合模型 173
9.5 倾转旋翼机飞行动力学模型 178
9.6 倾转旋翼机配平 181
第10章 倾转旋翼机飞行模式的转换 185
10.1 概述 185
10.2 倾转旋翼机倾转过渡速度走廊 185
10.2.1 倾转过渡速度走廊的低速边界 186
10.2.2 倾转过渡速度走廊的高速边界 187
10.2.3 算例 188
10.3 倾转旋翼机直升机模式与固定翼飞机模式的转换 192
10.3.1 飞行模式转换的最优控制 193
10.3.2 最优控制的数值求解 197
10.3.3 直升机模式向飞机模式的转换 199
10.3.4 飞机模式向直升机模式的转换 203
参考文献 206
附录A 不同坐标和符号对照表 212
附录B 样例直升机原始参数 214
附录C 旋翼简单导数 217
附录D 直升机导数 223
附录E XV-15倾转旋翼飞行器原始参数 227
附录F 增广Pitt-Peters动态入流模型系数 230
附录G 旋翼挥舞运动方程系数 231
致谢 234
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