大连理工大学;中国直升机设计研究所彭海军获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学;中国直升机设计研究所申请的专利一种基于微分代数方程的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121072403B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511616399.0,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种基于微分代数方程的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法是由彭海军;王昊;李飞;王刚;周文;周云;邱志祥;曾伟设计研发完成,并于2025-11-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于微分代数方程的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法在说明书摘要公布了:一种基于微分代数方程的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法,属于电动垂直起降飞行器技术领域。首先,根据电机参数建立eVTOL电推进系统中的电机动力学方程;其次,根据eVTOL的几何构型及惯量参数,建立机身多体系统动力学方程,对其施加空气动力学模型;第三,采用运动驱动方程以基于Lagrange乘子的通用机械负载计算方案进行耦合;最后,建立eVTOL机电耦合动力学模型,采用梯形‑Newmark混合离散格式将其离散,基于牛顿迭代法实现高效求解,通过eVTOL垂直起飞验证。本发明规避传统简化模型忽略电机瞬态特性、非耦合建模无实时负载反馈的缺陷,提升运动响应与能耗计算精度,为eVTOL能耗优化与商业化设计提供可靠动力学建模基础。
本发明授权一种基于微分代数方程的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法在权利要求书中公布了:1.一种基于微分代数方程的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法,其特征在于,所述的电动垂直起降飞行器机电耦合动力学建模方法包括以下步骤: 步骤1:根据电机的电气参数及机械运动参数,建立eVTOL电推进系统中的电机动力学方程; 步骤2:根据eVTOL的几何构型及惯量参数,建立eVTOL的机身多体系统动力学方程; 步骤3:对步骤2建立的机身多体系统动力学方程,施加便于计算又具备相当精度的空气动力学模型; 所述的步骤3具体为: 采用的桨叶拉力及反扭矩的计算公式如下: 5; 6; 其中,为桨叶拉力;为反扭矩;为桨叶转速;为桨叶直径;和分别为无量纲的拉力系数和转矩系数;是飞行环境空气密度; 所述eVTOL在垂直起降工况下桨叶拉力和反扭矩的计算公式如下: 9; 10; 其中: 11; 式9-11中各参数定义如下:为桨叶有效面积修正系数;是桨叶数;是翼型的升力线斜率系数;是由下洗效应带来的校正因子;是桨叶螺距;是桨叶直径;是零升迎角;是展弦比;是平均半径比例系数,用于估算桨叶上的平均来流速度;是叶片截面翼型阻力系数;是零升阻力系数;是Oswald因子;是eVTOL在竖直方向上的飞机速度;步骤4:对步骤1至步骤3的动力学模型,采用运动驱动方程以及基于Lagrange乘子的通用机械负载计算方案进行耦合; 步骤5:根据步骤4的耦合方案,建立eVTOL机电耦合动力学模型,之后采用梯形-Newmark混合离散格式将其离散,最后采用牛顿迭代法进行求解。
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