直升机地面开车动态响应分析与仿真

论文摘要

随着计算机虚拟现实技术的发展，计算机仿真模拟技术在越来越多的领域如军事训练、航天飞行、武器对抗、医学研究等都得到了广泛的应用。基于OpenGL的直升机地面开车动态响应仿真系统设计是计算机仿真技术在直升机地面开车过程动态响应分析中的应用。本文主要针对直升机在地面开车过程中旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统的动态响应进行了研究，并基于OpenGL结合Visual C++6.0平台开发了一套直升机地面开车的可视化仿真系统，通过可视化的场景、模型将直升机在地面开车过程中各自由度动态响应的数据信息直观地展示出来。首先，基于多体动力学的方法建立了直升机旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统的非线性动力学模型，此模型适合前三点式起落架构型或四点式起落架构型的直升机在地面开车过程时的动态响应分析。其次，在所建模型的基础上利用广义Hamilton原理建立了系统的动力学方程，并用四阶的龙格-库塔方法对方程进行了求解，通过计算分析了不同的起落架构型对系统的影响，分析了计入尾桨气动力影响后直升机旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统动态响应的情况，在考虑未计入尾桨气动力影响系统动态响应的不足后，并与其计算结果进行了比较，验证了所建立模型的正确性。最后，为了更直观反映直升机在地面开车过程中的运动状态，利用OpenGL对直升机进行模拟仿真设计，结合Visual C++6.0平台完成了仿真系统的框架设计，并对仿真系统的使用进行了详细说明。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究概括
• 1.2.1 直升机旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统稳定性的研究进展
• 1.2.2 直升机仿真技术的研究进展
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 直升机旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统的动力学建模
• 2.1 引言
• 2.2 旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统动力学建模
• 2.2.1 直升机动力学建模的基本假设
• 2.2.2 坐标系定义与转换关系
• 2.2.3 根据 Hamilton 原理建立系统运动方程
• 2.2.4 机体建模
• 2.2.5 旋翼建模
• 2.2.6 起落架建模
• 2.2.7 减摆器建模
• 2.2.8 尾桨建模
• 2.2.9 方程的求解
• 2.3 本章小结
• 第三章 直升机旋翼/机体/起落架/尾桨耦合系统动态响应分析
• 3.1 引言
• 3.2 不同构型起落架对系统动态响应的影响
• 3.3 计入尾桨气动力对系统动态响应的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 直升机地面开车仿真系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 仿真系统开发平台简介
• 4.2.1 Windows 开发环境与 OpenGL 开发接口平台
• 4.2.2 Visual C++6.0 开发平台简介
• 4.3 利用 OpenGL 创建场景
• 4.3.1 OpenGL 简介
• 4.3.2 OpenGL 创建场景
• 4.3.3 OpenGL 创建直升机模型
• 4.4 仿真系统界面设计
• 4.4.1 仿真系统界面组成与数据传递
• 4.4.2 系统主界面说明
• 4.4.3 直升机参数设置界面说明
• 4.4.4 启动参数设置界面说明
• 4.4.5 动态响应分析界面说明
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 主要工作总结
• 5.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文