1、學(xué)校代碼: 10699分類號：V221學(xué)號: 98605100碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）垂直起落無人機總體方案設(shè)計與研究作者呂 健指導(dǎo)教師王和平教授學(xué)科(專業(yè))飛機總體設(shè)計西北工業(yè)大學(xué)飛機系2001 年 3 月西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文I文摘近年來，無人機發(fā)展迅速。它因具有許多載人飛機所不具備的特點，如高性價比，不用人冒生命危險等，而日益受到人們的重視。但無人機的回收還存在許多不足，限制了它在許多場合的應(yīng)用。精確回收、低過載著陸是未來無人機發(fā)展的趨勢。本文分析了各種回收方式，結(jié)合海軍對艦載無人機的需要，提出了垂直起落無人機方案。對垂直起落飛機總體設(shè)計方法，如方案決策、總體布局以及參數(shù)確定等進行了

2、探討。最終給出了設(shè)計機型的各主要總體參數(shù)及三面圖，并對其各項性能進行了估算，取得了較為滿意的結(jié)果。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文IIABSTRACTIn the past decades, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) has been developed rapidly. It possesses many specialities that manned airplanes do not have, for instance, high ratio of performance vs. cost, no need of risking mans life, so t

3、hat UAV is being paid more and more attention to by aero-engineers across the world. However, most UAVs are not satisfying in terms of withdraw, which limits their applications under many circumstances. Precise withdraw with light overload is the trend of future UAVs.In this thesis, various kinds of

4、 withdraw of UAVs are discussed, with the result of a Vertical Take-off and Landing (VTOL) UAV project being brought forward. And the conceptual design of VTOL, including type selection, overall layout and decision of major parameters are also discussed in depth. Eventually, primary layout parameter

5、s and three-view of layout of the designed VTOL UAV are given, and various performances are estimated too. The results are satisfactory.西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章緒 論§1-1 無人機及其回收無人機是無人駕駛飛行器的簡稱，它是由機內(nèi)控制系統(tǒng)自主控制（自動過程控制或依靠機內(nèi)傳感器的人工智能式自動控制）執(zhí)行任務(wù)或由機外控制站發(fā)遙控指令操縱執(zhí)行任務(wù)的飛行器。無人機由機體、機內(nèi)制導(dǎo)與控制系統(tǒng)、動力裝置、回收（著陸）系統(tǒng)和有效載荷等組成，一般作為無人飛行

6、器系統(tǒng)的一部分，在遙控站、發(fā)射和回收裝置以及其它機外輔助設(shè)備的協(xié)同下完成特定任務(wù)。近二、三十年，無人機的研制在世界范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，特別是在歐美、以色列等國家。這是因為無人機具有許多載人飛機無法比擬的優(yōu)點，比如造價低廉、使用費用低、不用人冒生命危險等，能出色地完成載人機難以勝任的任務(wù)。在很多載人飛機無法工作的場合，無人機發(fā)揮了巨大的作用。雖然無人機發(fā)展迅速，但還存在許多問題需要解決。比如，對無人機的最基本要求是它能安全可靠地發(fā)射出去，完成任務(wù)后再安全可靠地飛回來。更進一步的要求是發(fā)射回收過程簡單，輔助設(shè)備少，回收精度高，過載小等。現(xiàn)在發(fā)射方式基本可以滿足要求，但在回收上還存在不少問題。目前的回收

7、方式主要有自身著陸、降落傘回收、攔截網(wǎng)回收、直升機回收等，詳見表 1-1-1。下面對各種回收方式作一簡要分析：自身著陸采用類似常規(guī)飛機滑跑著陸的方式，速度高，沖擊大，對機體有損害，且需要開闊的回收場地。攔截網(wǎng)需要專門設(shè)置笨重的攔網(wǎng)裝置，加裝復(fù)雜的導(dǎo)引等輔助設(shè)備，沖擊載荷大，對操作員要求高。直升機回收需要一架直升機，這顯然很不方便。降落傘回收最簡單，雖然很大程度地降低了接地速度，但該速度仍然很大，會產(chǎn)生一定沖擊，而且落點分散。特別要提到的是，當(dāng)前我國艦載無人機采用傘降，海軍對此感到非常不方便。由于落點無法控制，無人機執(zhí)行完任務(wù)后無法直西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2接落在艦船上，而是隨機地落在海里。降

8、落后需要人力、設(shè)備尋找回收。海上氣象條件比陸地上復(fù)雜、惡劣得多，傘降的落點更是無法預(yù)料，在茫茫大海上定位一架飄浮的小飛機很不容易。即便找到了，打撈又成了問題。不僅需要專用設(shè)備，風(fēng)大浪急時，還要人冒生命危險下海完成工作。本文工作主要是針對這一工程背景進行的，即設(shè)計一種能直接在艦船上起降的無人機。表 1-1-1 無人機回收方式起落架接地自身著陸 滑撬接地機腹接地裝減震氣包降落傘回收 機腹朝上，機背接地直升機空中回收攔截網(wǎng)回收直升機回收目前依靠無人機自身實現(xiàn)無人機精確、小過載著陸的方法主要有可控傘翼、無人直升機、垂直起落無人機。本文設(shè)計機型采用了最后一種形式，因為其它方法還有某些方面的不足，例如可控

9、傘翼的精確性和小過載程度對艦載機來說不夠理想，直升機形式的平飛性能和抗風(fēng)能力不好等，而垂直起落飛機有著其它方法不可比擬的特點，所以被采用。§1-2 垂直起落飛機概述無人機采用定翼機的形式，就必然決定了其在起降上受一定的限制，無法充分體現(xiàn)方便、靈活、隱蔽的特點。只有對飛機的形式作根本的改變才能改善其起降性能。直升機是這種改變的極端，介于兩者之間的就是垂直起落飛機（VTOL）。直升機的特點是靠巨大的旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，而不象定翼機那樣依賴水平飛西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3行的動壓來產(chǎn)生升力，因此直升機可以垂直飛行，起降時對地面要求很低，不需要專門機場，還可以懸停在空中，直升機的垂直飛行能力是

10、定翼機沒有的，這使它的用途遠比定翼機來得多。但正如定翼機的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其在起降上存在缺陷一樣，直升機的結(jié)構(gòu)形式也決定了其在某些方面存在不足：空重系數(shù)大，載重系數(shù)小，巡航功重比大，氣動效率低，因此經(jīng)濟性差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、脆弱卻昂貴；振動大，安定性不好；高速飛行時前進槳葉產(chǎn)生廢阻，后退槳葉產(chǎn)生氣流分離，這兩種情況使直升機無法進一步提高速度。而在許多場合，速度也許成了制約直升機應(yīng)用的關(guān)鍵因素。為了克服這些不足，垂直起落飛機應(yīng)運而生，它是定翼機和直升機的折衷，雖能夠垂直起落，但因為平飛形式不同，且速度要高出直升機一倍之多，所以不算是直升機。垂直起落飛機具備更多的是定翼機的特點，主要區(qū)別體現(xiàn)在兩方面：一是

11、在垂直、過渡狀態(tài)可產(chǎn)生大于機重的垂直推（升）力；二是可以在零速無氣動力的情況下實現(xiàn)俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)等操縱。垂直起落飛機，尤其是傾轉(zhuǎn)旋翼機，被譽為 21 世紀最有希望的空中運輸工具，無論是在民用還是在軍事領(lǐng)域，垂直起落飛機都有著廣泛的應(yīng)用前景。它徹底改變了人們對航空運輸?shù)母拍?。我們不再需要幾公里長的巨大跑道和龐大的機場設(shè)施，機場也不必建到遠離市區(qū)幾十公里的郊外，這無疑大大縮短了旅客、貨物的周轉(zhuǎn)時間。而且，垂直起落飛機能夠以比直升機快一倍的速度巡航；只需一塊比機身稍大的平地就可降落；即使在沒有降落場地的地方，比如水面、樹林、山坡，垂直起落飛機還可以低空懸停作業(yè)，完成營救、運送、觀測等任務(wù)，這些是定

12、翼機或直升機各自單獨無法做到的。人們研制垂直起落飛機，是想集直升機、定翼機二者的優(yōu)點為一身。但常言說“魚和熊掌不可兼得”。最優(yōu)的組合在一起結(jié)果往往不盡人意，因為各項性能往往相互矛盾，某方面性能的最優(yōu)是以另一方面性能的降低為代價的。垂直起落飛機恰恰印證了這點：垂直起落飛機的垂直飛行對燃料消耗有不利影響，使其長距飛行能力受到制約；又因為兼顧較大的巡航速度和航程，旋翼不能按照垂直性能最佳來設(shè)計，所以垂直飛行能力不是太好。就目前的情況看，垂直起落飛機的平飛不如定翼機，垂飛不如直升機，性能介于兩者之間。實際上可以用具體的指標評價來反映各種飛行器的適用范圍，這能夠指導(dǎo)我們在實際應(yīng)用中揚其長、避其短，作出合

13、理的選擇。速度通常是人們較為關(guān)心的，西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4因此下面借用民航的 “平均航運時間”這個指標來說明。平均航運時間不僅計及了平均飛行時間，還考慮了平均輔助航運時間，后者包括從市內(nèi)到機場的運輸時間和裝卸貨時間，見表 1-2-1。平均航運速度和平均飛行速度的差量很大，中程航線上，飛機速度增加一倍則平均航運速度提高 10-15%。圖 1-2-1 中的圖線是按表 1-2-1 的公式繪制的?？梢姶怪逼鹇滹w機在航程為 3001300 公里的中短距上是有利的，而直升機和定翼機的優(yōu)勢分別是短距和長距航程。表 1-2-1航運時間表平均航線飛行平均輔助航運平均航運時間 （h）速度（km/h）時間（h）

14、L航程 （km）常規(guī)飛機9003L+ 3900垂直起落飛機4501.5L+ 1.5450直升機2501L+ 1250圖 1-2-1三種飛行器的平均航運時間西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文5§1-3 本文所做工作國外對垂直起落飛機的研究起步很早，美國從 40 年代就已開始，試驗了各種動力和不同的動力組合（詳見表 2-1-1），但總體情況并不樂觀，大多只停留在試驗機階段，真正投入實用的只有兩三種，而且研制費用高昂。國內(nèi)在這方面仍是空白。對垂直起落無人機設(shè)計進行研究，不僅可以解決海軍迫切的現(xiàn)實問題，而且對趕上新世紀世界航空技術(shù)的發(fā)展也會起到很大作用，我國目前尚沒有能力直接研制載人垂直起落飛機，所以

15、從垂直起落無人機著手不失為一條可行之路。因此本課題的研究不僅有現(xiàn)實而且還具有長遠的意義。本文主要分析評價了各種形式的垂直起落飛機，并針對無人機的特點初步選取若干種方案，采用 PDSP 和 SDSP 方法篩選出某種條件下的最優(yōu)方案。然后對此方案的總體設(shè)計方法進行了初步探討，包括以下幾方面內(nèi)容：1. 總體方案的選擇。2. 總體參數(shù)的確定。包括總重的確定，機翼、機身、尾翼等各主要部件參數(shù)的選擇，以及旋翼參數(shù)的確定。3. 各飛行狀態(tài)分析。包括平飛、過渡、垂直三個狀態(tài)。平飛狀態(tài)比較常規(guī)，主要考慮了大直徑旋翼的滑流影響。垂直起落飛機的關(guān)鍵是過渡和垂直飛行，因此后兩個狀態(tài)是重點。過渡狀態(tài)中主要分析了氣動力、

16、旋翼拉力隨速度、旋翼傾轉(zhuǎn)角的變化；對于垂直狀態(tài)，主要討論了懸停升限、垂直上升速度、極限載重、垂直下降和著陸等，給出了計算方法，分析了總體參數(shù)對垂直飛行性能的影響，并提出了衡量垂直起落飛機能否安全著陸的判別標準。4.操縱方案設(shè)計。提出了各狀態(tài)下的操縱方法，并進行了簡要分析。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文6第二章 方案決策§2-1 概 述垂直起落飛機對動力要求很高，直到今天，也許最困難的問題仍是如何以高效、經(jīng)濟的方式既提供垂直動力又提供水平動力。垂直起落飛機的發(fā)展過程與動力技術(shù)的發(fā)展是緊密相連、相互推動的。人們試用了各種動力裝置，力求以最小的重量和平飛性能代價獲得滿意的垂直性能。目前，垂直起落

17、飛機可以按推力的產(chǎn)生方式劃分為四大類，見表 2-1-1，表 2-1-1 垂直起落飛機的分類輕載螺槳型螺槳型重載螺槳型環(huán)道螺槳型風(fēng)扇型機械風(fēng)扇型燃氣風(fēng)扇型發(fā)動機傾轉(zhuǎn)型噴氣型噴口轉(zhuǎn)向型升、推多發(fā)組合型引射型渦槳產(chǎn)生推力，渦噴產(chǎn)生升力混合型渦噴產(chǎn)生推力，起降時驅(qū)動旋翼螺槳升推兩用，噴氣助推功率載荷 q（一馬力功率所能舉起的重量）和槳盤載荷 p（單位槳盤面積所承受的重量）是描述垂直起落飛機的兩個重要參數(shù)，他們間接的反映了垂直起落飛機的動力配置和總體布局，而且具有一定的統(tǒng)計性。通常，q 隨 p 的增大而減??；不同的 p 或 q 對應(yīng)著不同的配置和布局，見圖 2-1-1。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文7其中，噴

18、氣機的槳盤面積用噴口面積折算。各種動力按 q 從大到小的順序依次是：旋翼（輕載螺槳）重載螺槳引射風(fēng)扇渦輪風(fēng)扇渦噴。p 值越大則 q值越小，這意味著高槳盤載荷的垂直起落飛機需要更大功率的發(fā)動機，隨之而來的是動力裝置的重量增大、油耗增大，這勢必要減小內(nèi)部裝載空間和有效載荷。圖 2-1-1 功率載荷與槳盤載荷的關(guān)系p 與性能關(guān)系密切。見圖 2-1-2，p 越大，飛行速度越高，續(xù)航能力越強，即螺槳直徑小對高速飛行有利，但不利的是相對懸停時間下降了。平飛、垂飛共用同一套螺槳系統(tǒng)的垂直起落飛機多采用小 p 值的多槳布局，平飛時通過降低轉(zhuǎn)速可以達到較高的速度，同時又不失良好的垂直性能。圖 2-1-2 垂直起

19、落飛機的垂直性能與水平巡航性能西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8可以看出，垂直起落飛機的平飛和垂飛性能是一對矛盾。實際上，垂飛和懸停要求在零速或低速下產(chǎn)生大于 1 的推重比，而高速平飛則只需 0.20.3 左右的推重比。按某一個條件的最佳設(shè)計往往會使另一方面的性能非常差，換句話說，如果垂飛性能很好，那它往往飛不快；如果平飛性能很好，那它的垂直性能會很差。國外某些研究表明，垂直和水平動力、推進裝置分開的設(shè)計在發(fā)動機效率、油耗等方面是非常有利的。如果兩套系統(tǒng)分開，各司其職，則可以分別按各自的工作條件進行最佳設(shè)計，而且這種形式的垂直起落飛機在平飛和垂直兩種模式間的轉(zhuǎn)換是非常方便可靠的。但這種設(shè)計也有缺陷，在

20、一種飛行條件下，另外一套推進系統(tǒng)就成了“死重” 。但考慮到省去了復(fù)雜的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)、傳動、聯(lián)結(jié)機構(gòu)等，這種設(shè)計在重量效率上仍有望提高，是一種很有前途的設(shè)計。垂直起落飛機的類型很多，即使屬于同一類，結(jié)構(gòu)布局也會各種各樣，同時還有許多客戶要求和設(shè)計要求需要考慮。而在設(shè)計的初始階段，幾乎沒有客觀信息（試驗數(shù)據(jù)等），只能靠主觀的、經(jīng)驗的判斷。在這樣的條件下作出一個切實可行的總體方案是很困難的，但同時又非常關(guān)鍵，關(guān)系到整個設(shè)計的進程和成敗。在工程實際中這要靠設(shè)計師們的豐富經(jīng)驗和充分的客觀數(shù)據(jù)來保證，而在此這顯然是不現(xiàn)實的，必須另辟蹊徑。下面闡述如何用決策支持問題（DSP），充分利用僅有的信息來進行總體方案的

21、選擇。§2-2 決策支持問題DSP決策支持問題提供了一種決策建模的途徑。各種設(shè)計要求，無論是用客觀數(shù)據(jù)還是用主觀判斷來描述，都可建模到 DSP 中。DSP 分兩步，首先是初步?jīng)Q策支持問題（PDSP），然后是優(yōu)選決策支持問題（SDSP）。通過 PDSP 可以從眾多參選方案概念中篩選出可能勝出的若干方案，作為下一步?jīng)Q策的選項。這一節(jié)是對二者的綜述，下兩節(jié)槳分別詳細闡述具體步驟。PDSP 可以描述如下：給出一系列方案概念制定影響選擇的標準，以及各個標準的權(quán)重選定一個方案作基準，根據(jù)標準和經(jīng)驗信息把各方案與基準方案作比較得到一系列評價西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文9考慮權(quán)重綜合評價，得到所有方案概

22、念的一個排序SDSP 是在 PDSP 的基礎(chǔ)上進行的。通過 SDSP 可進一步將 PDSP 得到的若干方案概念（在 SDSP 中稱為選項）排序。這個排序不僅給出了名次，還指出了一個選項比另一個好在哪兒，好多少。在 SDSP 中，要同時用到主觀判斷和客觀信息。SDSP 可描述如下：給出一系列選項制定影響選擇（決策）的特性，以及各特性的權(quán)重給各選項的每個特性作評價根據(jù)權(quán)重和特性評價對選項排序§2-3 初步?jīng)Q策首先，我們列出初始設(shè)計要求作為初步?jīng)Q策的目標。初始設(shè)計要求：1）能垂直起落，且垂直狀態(tài)控制性能良好，能在比機身稍大的場地上起降。2）起飛重量約 150kg，有效載重 1530kg。3

23、）巡航高度上的最大速度不小于 300km/h，4）航時不小于 3h。5）所有部件利用現(xiàn)有的技術(shù)容易制造，最好應(yīng)用檢驗過的技術(shù)。然后用 PDSP 的方法進行初步?jīng)Q策。步驟 1 描述各種方案概念。首先要產(chǎn)生盡可能多的各種方案概念。這里設(shè)計的是垂直起落式的無人機，起飛重量比較小。有資料表明起飛重量 200kg 以下的無人機大多用活塞發(fā)動機，200500kg 的用活塞或渦輪軸發(fā)動機，只有高亞音速無人機才用噴氣，因此類型的選擇范圍可縮小到螺槳型?？晒┻x擇的方案有以下 7 種：西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文101.LLPD（Lift-Level Propulsion Divided） 升力、推力裝置分開，機身扁

24、平，中部開口裝大直徑共軸升力槳，機頭裝拉進槳，因各司其職，兩套槳可按各自適用狀態(tài)設(shè)計，單臺活塞或渦軸發(fā)動機。12.FWTB（Freewing TiltBody）翼身鉸接，可相對俯仰轉(zhuǎn)動。機身是厚度較大的升力體，俯仰轉(zhuǎn)動可產(chǎn)生矢量推力，單臺活塞發(fā)動機，單槳。23.TWTR（Twin TiltRotor）雙傾轉(zhuǎn)旋翼，低槳盤載荷，單臺活塞發(fā)動機或渦軸發(fā)動機，常規(guī)布局。4.FOTP（Four TiltPropellor） 串行機翼，4副傾轉(zhuǎn)螺槳，高槳盤載荷，兩臺活塞或渦軸發(fā)動機。45. TWTP（Twin TunnelledPropellor）雙傾轉(zhuǎn) 5環(huán)道螺槳，常規(guī)布局，單臺活塞或渦輪軸發(fā)動機。5西

25、北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文116.TAFW（Tandem Freewing）串行機翼，前翼“十”字型，后翼為自由翼，單臺活塞發(fā)動機，單槳，過渡時機身姿態(tài)角改變。67.FXTB(Fixed Wing TiltBody) 單臺渦軸發(fā)動機，雙槳，過渡時機身姿態(tài)角改變。7步驟 2 制定綜合標準和具體標準。針對垂直起落無人機的任務(wù)特點，綜合標準制定為安全性、飛行性能、載重和經(jīng)濟性四類，每類綜合標準中的具體標準見下文。1) 安全性單發(fā)失效。 一臺發(fā)動機出故障后有無動力儲備。簡潔性。 布局結(jié)構(gòu)設(shè)計是否簡潔，易于制造。隱身性。 布局上是否便于采用隱身措施可靠性。 易出問題且對飛性安全關(guān)系很大的部件多不多，如發(fā)動機

26、數(shù)目、變速器數(shù)目等。2) 飛行性能速度。 巡航速度能否達到要求。航時。 續(xù)航時間能否達到要求。垂直飛行。 垂直上升、下降、懸停能力如何，能否低沖擊準確著陸。過渡。 過渡過程是否簡單、容易控制。著陸。 對場地大小、地面特性要求高不高。3)裝載裝載。 載重量、內(nèi)部空間是否足夠大。設(shè)備使用。 設(shè)備是否受干擾，在各種狀態(tài)下的使用情況如何。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文124) 經(jīng)濟性費用。包括設(shè)計、制造、維護費。動力匹配。 動力裝置能否方便地協(xié)調(diào)垂直和水平飛行的動力需求。油耗。和發(fā)動機、推進器以以及氣動布局有關(guān)。步驟 3 從方案中選擇一個基準方案。具體選哪個作基準并無特殊要求?？梢赃x最有可能勝出的方案，也可

27、以選最會引起爭議的，還可選一個與已知設(shè)計類似的方案。這里分別選 LLPD、TWTR、FWTB 作基準方案，見表 2-3-2-a、2-3-2-b、2-3-2-c（第 16、17、18 頁）。為排版整齊起見，有些較大的表格統(tǒng)一列于本節(jié)的最后部分。步驟 4 把各方案與基準方案作比較。實際中這個步驟需要花費大量時間、精力收集資料，設(shè)計師之間要互相討論，仔細分析、評定各種觀點。在 PDSP 中，只需作出方案 A 比方案 B 好、差或者兩者相當(dāng)?shù)呐袛嗑托辛?。按某一標準將各方案與基準方案作比較，如果比基準差，則給-1 分；比基準好，則給+1 分；兩者相似則給 0 分。打分的過程中需要記錄詳細的評分觀點，以保

28、證前后的一致性。以下是以 LLPD 為基準方案時的評分觀點，打分列于表 2-3-2-a（第 16 頁）。1)安全性單發(fā)失效。FOTP 裝兩臺發(fā)動機，動力儲備足夠，其余都為單發(fā)，因此 FOTP 得 1分，其余的與基準協(xié)調(diào)相同，得 0 分。簡易性。LLPD 和 FXTB 沒有用推力矢量，轉(zhuǎn)動部件最少；TWTR、TWTP 和FOTP 都為傾轉(zhuǎn)螺槳型，較復(fù)雜，以雙發(fā)四槳的 FOTP 尤為復(fù)雜，F(xiàn)WTB、TAFW 的傾轉(zhuǎn)機身利用了氣動力，并不用機械作動，因此以LLPD 為基準時，LLPD、FWTB、TAFW、FXTB 都得 0 分，較復(fù)雜的其余三個得-1 分。隱身性。接近常規(guī)布局的飛機易于采用隱身措施。

29、平飛和垂飛兩種狀態(tài)下西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文13FWTB 的機身傾轉(zhuǎn)，外形有很大變化，要在兩種情況下都達到良好的隱身效果較為困難。TAFW 有一個“十”字型前翼，F(xiàn)XTB 長垂尾也與機翼構(gòu)成一個“十”字，這是非常好的角反射器，會增大 RCS，因此給它們-1，其余得 0 分?？煽啃?。FOTP 的換向器、變速器、轉(zhuǎn)動部件最多，可靠性較差；FWTB、TWTR、TWTP、TAFW 的傾轉(zhuǎn)部件少一些；LLPD、FXTB 無傾轉(zhuǎn)部件，布局接近常規(guī)，最可靠。因此，以 LLPD 為基準時，F(xiàn)XTB 得 0 分，其余都較為不可靠，得-1。2)飛行性能速度。從已有的類似機型看，各方案都可達到 300km/h 的速

30、度，因此都得 0分。航時。FOTP 的空重系數(shù)較大，因此載油量小，同時油耗較大（雙發(fā)），因此航時較??；FXTB 因兼顧垂直起落，氣動布局不是很好，航時也較??；TAFW 采用大展弦比機翼，氣動效率較高，航時最長。TAFW給 1 分，F(xiàn)OTP、FXTB 給-1 分，其余的給 0 分。垂飛。機身豎起的布局穩(wěn)定性、操縱性不好，因此 FWTB、TAFW、FXTB得-1，其余得 0。過渡。LLPD 只需開動/關(guān)小垂直升力槳，同時關(guān)小/開動水平槳，即可實現(xiàn)過渡。簡便快速，操穩(wěn)性好。四槳的 FOTP 也較易控制，過渡效果也不錯。雙槳的 TWTR、TWTP 次之。需要傾轉(zhuǎn)機身的 FWTB、TAFW、FXTB 過

31、渡性能最差，其中 FWTB 和 TAFW 還會出現(xiàn)不同方向的力矩耦合。著陸。FWTB 和TAFW 很難實現(xiàn)完全的垂直降落，一般是沿拋物線軌跡著陸，因此場地面積較大，對障礙物高度有要求，地面也最好是平整的硬地。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文14其余機型可完全垂直起落，對場地要求不高，給 0 分，F(xiàn)WTB、TAFW得-1。3) 裝載載重、空間。LLPD 機身中部裝有升力槳，載重空間受到一定限制。FOTP 的動力裝置重量較大，削弱了載重量。TAFW 的氣動效率較高，可提供較大的載重力，但這在某種程度上削弱了其垂直起降的能力，其余的載重適中，以 LLPD 為基準時，LLPD 和 FOTP 得 0 分，其余的

32、載重能力要大些，得 1 分。設(shè)備使用。TWTR、TWTP、和 FOTP 的機身始終保持水平，且沒有螺槳滑流的影響，因此無論平飛還是垂飛，所帶設(shè)備都在良好的條件下工作。 LLPD 的機身在各種方向狀態(tài)下也處于水平，稍有不足的是機身浸沒在螺槳的滑流中，對設(shè)備的工作有一定影響。FWTB、TAFW、FXTB在垂直狀態(tài)是機身都要豎起，設(shè)備無法工作。LLPD 得 0 分，TWTR、TWTP、FOTP 得 1 分，其余得-1。4) 經(jīng)濟性費用傾轉(zhuǎn)螺槳是復(fù)雜的技術(shù)，相對其它機型研究制造費用較高，TWTR、TWTP、FOTP 得-1，其余得 0 分。動力匹配LLPD 無需轉(zhuǎn)動任何部件即可實現(xiàn)水平、垂直推力的轉(zhuǎn)換

33、，匹配性能最好，F(xiàn)WTB、TWTR、TWTP、FOTP 要傾轉(zhuǎn)某一部分才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，而 TAFW、FXTB 要改變整個機身的姿態(tài)，匹配性最差。以 LLPD 為基準時，其余都得-1。油耗FOTP 的功重比較大，耗油率高些。TWTP 有兩個涵道，雖然改善了垂直性能，但廢阻很大，耗油率也較高，因此它們得-1，其余得 0。0 TWTR 和 FWTR 為基準的觀點類似上述，在此略去，結(jié)果見表 2-3-2-b，0 2-3-2-c（第 17、18 頁）。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文15步驟 5 計算綜合標準下的各方案的標準分。綜合標準下的得分由各項具體標準下的得分相加得到。標準分轉(zhuǎn)換公式是：Ni,j=Ai, j

34、 Ai,minAi,max Ai,min其中：Ai,j方案 j 在綜合標準 I 下的得分，Ai,max , Ai,min 綜合標準下的最高分和最低分Ni,j標準分步驟 3、4、5 在表格中進行，詳見表 2-3-2-a、b、c（第 16、17、18 頁）。步驟 6 按不同的權(quán)重計算總分，排序。各種權(quán)重列于表 2-3-1，顯然，第三種權(quán)重較好地反映了各綜合標準的重要度，其余兩種分別是安全性和飛行性能占主導(dǎo)地位?？偡值母叩痛篌w上可以反映出某種權(quán)重下各方案的優(yōu)劣?？偡钟嬎闩e例。0 2-3-2-b（第 17 頁）中 LLPD 的總分用權(quán)重（3）計算如下：0.2 ×1 + 0.3 ×1

35、 + 0.3 × 0 + 0.2 ×1 = 0.7步驟 7 對以其它方案作基準的標準分重復(fù)步驟 6，計算出不同權(quán)重下的總分。計算結(jié)果見表 2-3-3-a、b、c（第 19 頁）。下面分別列出上述步驟所用的表格。表 2-3-1權(quán)重表綜合準則權(quán)重（1）（2）（3）安全性0.40.20.2飛行性能0.20.40.3裝載0.20.20.3經(jīng)濟性0.20.20.2西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文16表 2-3-2-a基準 LLPDLLPDFWTBTWTRFOTPTWTPTAFWFXTB安全性單發(fā)失效0001000簡潔性00-1-1-100隱身性0-1000-1-1可靠性0-1-1-1-1-1

36、0得分0-2-2-1-2-2-1標準分1000.5000.5飛行性能速度0000000航時000-101-1垂飛0-1000-1-1過渡0-1-10-1-1-1著陸0-1000-10得分0-3-1-1-1-2-3標準分100.670.670.670.330裝載載重、空間0110111設(shè)備使用0-1111-1-1得分0021200標準分0010.5100經(jīng)濟性費用00-1-1-100動力匹配0-1-1-1-1-1-1油耗000-1-100得分0-1-2-3-3-1-1標準分10.670.33000.670.67西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文17表 2-3-2-b基準 TWTRLLPDFWTBTWTRF

37、OTPTWTPTAFWFXTB安全性單發(fā)失效0001000簡潔性110-1011隱身性0-1000-1-1可靠性100-1000得分200-1001標準分10.330.3300.330.330.67飛行性能速度0000000航時000-101-1垂飛0-1000-1-1過渡1-1010-1-1著陸0-1000-10得分1-3000-2-3標準分100.750.750.750.250裝載載重、空間-100-1010設(shè)備使用0-1000-1-1得分-1-10-100-1標準分0010110經(jīng)濟性費用1100011動力匹配10000-1-1油耗000-1-100得分210-1-100標準分10.67

38、0.33000.330.33西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文18表 2-3-2-c基準 FWTBLLPDFWTBTWTRFOTPTWTPTAFWFXTB安全性單發(fā)失效0001000簡潔性10-1-1-101隱身性1011100可靠性100-1001得分3000002標準分1000000.67飛行性能速度0000000航時000-101-1垂飛1011100過渡1011100著陸1011101得分3032310標準分1010.6710.330裝載載重、空間-100-1010設(shè)備使用1011100得分0010110標準分0010110經(jīng)濟性費用00-1-1-100動力匹配10000-1-1油耗000-1-

39、100得分10-1-2-2-1-1標準分10.670.33000.330.33西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文19表 2-3-3-a （基準 LLPD）權(quán)重LLPDFWTBTWTRFOTPTWTPTAFWFXTB10.80.1340.40.4340.3340.20.33420.80.1340.5340.4680.4680.2660.23430.70.1340.5670.4510.5010.2330.234表 2-3-3-b（基準 TWTR）權(quán)重LLPDFWTBTWTRFOTPTWTPTAFWFXTB10.80.2660.5480.150.4820.4480.33420.80.20.6320.30.56

40、60.4320.230.70.20.6570.2250.5910.5070.2表 2-3-3-c（基準 FWTB）權(quán)重LLPDFWTBTWTRFOTPTWTPTAFWFXTB10.80.1340.4660.1340.40.3320.33420.80.1340.6660.2680.60.3980.230.70.1340.6660.2010.60.4650.20 PDSP 的解決過程中只用到經(jīng)驗信息，因此只能作三種判斷：A 比 B 好，0 A 比 B 差，或 A 和 B 相當(dāng)。此時無法判斷 A 到底比 B 好多少。相應(yīng)的，PDSP的結(jié)果不是一個最佳方案，而是一組可能勝出的方案。如前所述，選擇不同方

41、案作基準進行計算直到一組方案脫穎而出。一般來說，基準的個數(shù)約為方案總數(shù)的一半左右。下面把表 2-3-3-a、b、c 的結(jié)果平均一下，得到不同權(quán)重下的平均總分，這個分數(shù)不僅考慮了一般設(shè)計要求（標準），又兼顧了不同用戶、使用場合的要求（權(quán)重），是對各方案的一個綜合評價。見表 2-3-4。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文20表 2-3-4平均總分權(quán)重LLPDFWTBTWTRFOTPTWTPTAFWFXTB10.80.1780.4710.2390.4050.3270.33420.70.1560.6110.3450.5450.3650.21130.70.1560.6300.2920.5640.4020.211可見在三種權(quán)重下，LLPD、TWTR、TWTP 表現(xiàn)都很好，因此把它們作為 SDSP的選項進入下一步的優(yōu)選決策階段。§2-4 優(yōu)選決策通過優(yōu)選