尾座式垂直起降无人机过渡轨迹优化方法研究

作     者：邹旭 刘贞报 赵闻 王莉娜 

作者机构：西北工业大学民航学院 西北工业大学深圳研究院 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金会(基金号No.52072309) 陕西省重点研究开发项目(基金号No.2019ZDLGY14-02-01) 陕西省自然科学基础研究计划(基金号2021JQ-086) 深圳基础研究项目(No.JCYJ20190806152203506) 航空科学基金(基金号No.ASFC-2018ZC53026) 国防科工局技术基础科研项目(基金号JSZL2020203B004) 

主　　题：尾座式无人机 动力学模型 最优化方法 过渡走廊 过渡轨迹 

摘      要：针对目前基于传统最优化方法得到的过渡轨迹在尾座式无人机实际飞行过程中可行性低和鲁棒性差的问题，提出一种基于过渡走廊的过渡轨迹优化方法。首先，以一种双发尾座式无人机为研究对象，通过分析机翼不同区域之间的迎角差异，构建出非线性动力学模型。基于倾转旋翼飞行器过渡走廊研究思路，设计出一种针对尾座式无人机的过渡走廊，并通过限制爬升速率和俯仰角速率来提高过渡走廊的可行性。通过分析模型误差对过渡走廊的影响，得到一条具有最大安全裕度的目标过渡轨迹。将过渡过程视为一个轨迹优化问题，求解得到最接近目标过渡轨迹且保留足够作动器裕度的最优过渡轨迹。仿真和实际飞行结果表明，所提出的过渡方法能够引导飞机快速安全地完成过渡，避免出现高度增加过大、过渡时间过长以及作动器饱和等不利情况。