一种倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法
本发明属于动力学建模及飞行试验领域，涉及一种倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法。
背景技术：
1、倾转旋翼飞机通过在竖直和水平位置倾转短舱来改变螺旋桨拉力的方向，实现垂直起降和高速平飞模式的转换，从而兼顾了常规直升机和固定翼飞机的优势，具有广阔的应用前景。目前，倾转旋翼飞机已发展出单短舱倾转、双短舱倾转、三短舱倾转等不同构型。在飞行实验中，由于控制策略的不同，倾转旋翼飞机的所有短舱可能并不处于同一倾转角，这使得其飞机纵向重心变化范围广，如何在不同短舱倾转角组合下准确估计飞机纵向重心，对飞机操控能力、静稳定裕度分析等具有重要意义。
2、系留法和称重法是常规飞机重心测量的重要方式，但常规飞机重心一般固定，不会因为飞行过程中构型的改变而发生移动。相比于横侧向，倾转旋翼飞机的多个短舱倾转给全包线飞行中纵向重心的测量带来很大挑战，若在每一个短舱倾转角组合下均开展系留或称重测量，将带来工作量的指数级增加，这在飞行实验的配重调整等工作中是无法容忍的，为此，有必要发展一种快速而又准确的倾转旋翼飞机全包线飞行过程的纵向重心估算方法。
技术实现思路
1、本发明提供一种倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法，以解决相关技术中，倾转旋翼飞机的多个短舱倾转给全包线飞行中纵向重心的测量带来很大困难，若在每一个短舱倾转角组合下均开展系留或称重测量，将带来工作量的指数级增加，严重影响飞行实验的配重调整等工作等问题。
2、本发明第一方面实施例提供一种倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法，包括以下步骤：
3、s1：测量倾转旋翼飞机前起落架沿机身方向到后起落架的距离lfg-rg，机头沿机身方向到前起落架的距离lnose-fg，机头沿机身方向到机翼前缘的距离lnose-wingle，机翼平均气动弦长
4、s2：假设倾转旋翼飞机共有n个可倾转短舱，则沿机头向机尾方向，对倾转旋翼飞机的所有可倾转短舱依次执行：将第k个短舱置于竖直状态，测量前起落架承受的飞机重量和后起落架承受的飞机重量再将第k个短舱置于水平状态，测量前起落架承受的飞机重量和后起落架承受的飞机重量其中k＝1,…,n；在对第k个短舱执行上述测量时，其它短舱均置于竖直状态；
5、s3：采用式(1)计算第k个短舱置于竖直状态时前起落架沿机身方向到重心的距离和第k个短舱置于水平状态时前起落架沿机身方向到重心的距离其中，式(1)可以但不限于表示为：
6、
7、采用式(2)获得第k个短舱由竖直状态转向水平状态时，飞机纵向重心位置前移量δλcog(k)，其中，式(2)可以但不限于表示为：
8、
9、s4：采用式(3)计算第k个短舱置于水平状态时机翼前缘沿机身方向到重心的距离其中，式(3)可以但不限于表示为：
10、
11、采用式(4)计算第k个短舱置于水平状态时纵向重心位置沿机翼弦长方向的占比其中，式(4)可以但不限于表示为：
12、
13、s5：采用式(5)计算倾转旋翼飞机的所有n个短舱在任意倾转角度向量χ＝[χ(1),χ(2),…χ(n)]下，飞机纵向重心位置沿机翼弦长方向的占比λcog(χ)，其中，式(5)可以但不限于表示为：
14、
15、其中，χ(k)∈[0°,90°]为倾转旋翼飞机第k个短舱的倾转角，χ(k)＝0°代表第k个短舱置于水平状态，χ(k)＝90°代表第k个短舱置于竖直状态。
16、本发明第二方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法。
17、本发明第三方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法。
18、本发明第四方面实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上的倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法。
19、本发明实施例可以首先测量飞机关键距离参数及所有短舱置于竖直、水平不同状态下的前、后起落架承受的重量，进而基于力矩平衡原则，计算飞机纵向重心位置相对于机翼弦长的占比，获得各个短舱置于水平状态相对于竖直状态时飞机纵向重心的前移量，最后结合短舱倾转对重心的影响规律，得出倾转旋翼飞机所有短舱在任意倾转角度组合时飞机的纵向重心位置，相比于在倾转旋翼飞机所有短舱倾转角组合下均开展直接测量的方法，具有实现简单快速、变化规律拟合准确的优势。由此，解决了相关技术中，倾转旋翼飞机的多个短舱倾转给全包线飞行中纵向重心的测量带来很大困难，若在每一个短舱倾转角组合下均开展系留或称重测量，将带来工作量的指数级增加，严重影响飞行实验的配重调整等工作等问题。
20、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
技术特征：
1.一种倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
技术总结
本发明提供了一种倾转旋翼飞机纵向重心位置的快速估算方法，属于动力学建模及飞行试验领域，该方法首先测量飞机关键距离参数及所有短舱置于竖直、水平不同状态下的前、后起落架承受的重量，进而基于力矩平衡原则，计算飞机纵向重心位置相对于机翼弦长的占比，获得各个短舱置于水平状态相对于竖直状态时飞机纵向重心的前移量，最后结合短舱倾转对重心的影响规律，得出倾转旋翼飞机所有短舱在任意倾转角度组合时飞机的纵向重心位置。本发明相比于所有短舱倾转角组合下直接测量的方法，具有实现简单快速、变化规律拟合准确的优势，能够快速准确获得倾转旋翼飞机全包线飞行过程中纵向重心位置，为飞机悬停操控能力、巡航静稳定性等的分析提供支撑。
技术研发人员：杨赟杰,颜仙荣,王向阳,朱纪洪,邓金来,刘志丹
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23