飞行汽车陆地行驶的侧翻稳定性研究

【摘要】飞行汽车的出现是当今世界汽车发展的重要突破，将会对人们的生活带来诸多便利，是未来汽车发展的重要方向。飞行汽车为了满足空中飞行时的稳定，要求其拥有较高的重心高度，导致飞行汽车在陆地上行驶时容易发生侧翻，而侧翻事故造成的人员伤亡程度和财产损失极其严重，因此提高飞行汽车在陆地上行驶时的抗侧翻能力，对于保证这种新型汽车的行驶安全性，显得尤为重要。论文以普通汽车与旋翼为可折叠型的自转旋翼机相结合的飞行汽车为研究对象，建立能够反映影响侧翻发生的侧倾、侧向、横摆运动的三自由度模型，分析影响飞行汽车侧翻稳定性的因素。考虑到飞行汽车急转弯过程中等速圆周行驶的稳态响应，通过分析飞行汽车侧翻稳定的平衡条件，得出影响侧翻动态稳定的结构因素和操纵参数。考虑到重心位置是影响飞行汽车地面行驶侧翻稳定性的重要因素之一，同时也是影响飞行汽车空中飞行稳定性的重要因素，以满足空中飞行稳定性为前提条件，论文给出重心高度和纵向位置的约束条件。表明，重心位置的约束条件不仅保证了飞行汽车空中飞行的稳定性，也保证了飞行汽车陆地行驶不会因重心靠前而发生甩尾现象或者重心靠后影响侧翻稳定性。论文运用CarMaker软件，对飞行汽车在Double-LaneChange工况及Fish-Hook工况下进行动力学仿真，研究飞行汽车操纵参数和结构参数与侧向加速度、侧倾角、侧偏角、横摆角速度等评价指标的影响关系，进而得出这些参数对侧翻稳定性的影响。然后基于飞行汽车的动力学模型分析预警时间的算法，用横向载荷转移率LTR作为侧翻预警条件，根据横摆与侧倾运动的耦合，研究每个车轮制动所产生的抗横摆力矩对侧翻稳定性和路径偏移的影响，在预警的基础上提出通过合理控制制动轮的差动制动控制方法。结果表明，飞行汽车的转向角度和速度越大，其横向运动越大，发生侧翻危险性就很大，可以通过主动控制策略控制操纵参数降低飞行汽车的横向运动。并且飞行汽车在急转弯或者紧急避障时，在预警的基础上采用差动制动控制的主动控制策略，能够有效的降低飞行汽车的横向加速度，起到防止侧翻的作用。
【作者】杨林；
【导师】苏铁熊；杨世文；
【作者基本信息】中北大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】侧翻稳定性；动力学模型；飞行稳定性；侧翻预警系统；差动制动；

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