倾转旋翼飞行模拟（基于X-planeXV-15）

前言：
和传统一样，受限于固定翼的起降需求和直升机的航程与速度限制，诞生了接触一下倾转旋翼的想法。但是我一没有科研需求，二没有项目支撑，于是决定从X-plane当中做出一些尝试，体验一下。图1是我制作的Xplane模型第一次飞行的场景，没有意外，此模型粗糙，无法实现垂直起降、也无法实现倾转飞行。只能在短距起降模式下起飞，在尝试飞行模态转换的过程中，坠机起火！

必然的，当前很多细节的地方还没有处理，很多很多地方需要完善，有错误之处还请指正。

作用：

增强感性认识。如果是在学习倾转旋翼，可以体验一下倾转旋翼的操纵和飞行，感性认识一下倾转旋翼特点；
快速原型验证。在现有的基础上，对模型进行更改，快速定性地验证一下自己的想法；
进行控制率研究。利用Xplane的数据接口，可以开发倾转控制律与Xplane联合仿真；

除了直接使用X-plane直接模拟飞行外，还可以将X-plane作为视景，使用第三方工具如MATLAB建立动力学与运动学模型，进行联合仿真。

1.XV-15简介

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为什么是XV-15?
      上图的三架倾转旋翼分别是XV-15, V-22, AW609。这三架飞机是不是很相似？可以说V-22是放大版的XV-15,而AW609是改进版的XV-15。V22的大名自然不必多说，而AW609是第一架在走适航流程的民用版倾转旋翼，XV-15就是它们的前身，第一架较为成功的倾转旋翼飞机。
      另一个原因，NASA用XV-15开展了倾转旋翼的相关研究，发表了很多关于XV-15性能、结构等的报告，提供了丰富的数据和资料可以查阅。
什么是XV-15?
      首先字面上理解。X，代表着试验\验证机型，例如X47B,X51A等，V私自猜测是垂直（vertical）的意思，至于15,猜测代表最大起飞重量15000lbs(6800kg)。
      20世纪50年代，贝尔直升机公司开始探索倾转旋翼方案，研制了XV-3，然后提出了Model 266方案，随后美国陆军和NASA都想研究倾转旋翼，于是就和贝尔公司签订了两架Model 301合同，也就是XV-15。
       XV-15是一架验证机，不具备实战的能力，但是它充分的验证了倾转旋翼方案：飞行模态转换，空中模拟加油，武器发射，地形跟踪飞行，机动飞行试验，搜索、救援、吊挂货物飞行。
       鉴于XV-15的试飞进展顺利，五角大楼在1982年启动了“三军先进垂直起降飞机”（JVX）项目，为美国武装部队研制一种生产型垂直起降运输机。诞生了后来的V-22。

时间	事件
1977年5月	XV-15 #1原型机首次自由悬停飞行
1979年4月	XV-15 #2原型机首次飞行
1979年7月	XV-15 实现了从直升机飞行模式向固定翼飞行模式的首次转换
1982年5月	XV-15 易损性评定和海上舰载飞行试验
1983年9月	XV-15 空中模拟加油、武器发射、地形跟踪飞行和其他机动飞行试验
1992年8月	20日，第一架XV-15因事故坠毁
2003年	第二架XV-15退役

XV-15有什么优势？
XV-15悬停效率没有同等级直升机高，航线飞行效率没有同等级固定翼高，但是它恰好的填补了两者之间的空白，我们可以从它的飞行包线中一窥端倪。从飞行包线可以看出它的飞行包线涵盖了直升机和固定绝大部分的区域，对于既需要航程又没有良好的起降场地或者需要悬停的任务需求，是不二选择。
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2.XV-15基本数据

为了在X-plane中建立XV-15的模型，需要XV-15的详细数据，包括机身、机翼、布局、动力、螺旋桨等，主要数据如下，X-plane使用的是英尺和英寸为单位，可以直接使用。
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1. 总体布局：

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2. 机身和机翼数据

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3. 发动机数据

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4. 螺旋桨数据

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5.载重与平衡数据

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3.X-plane建模XV-15

X-plane使用的是叶素理的进行动力学仿真，其过程是模拟的气流吹过模拟的机身，所以不需要知道特别详细的数据去建立详细的动力学与运行学模型，只需要按照第2节中的数据，配置好三维的飞机气动布局和外形，设置好载重平衡和性能数据，再配置好电源电气、发动机参数、螺旋桨参数，就可以进行仿真。需要说明的是：当前我建立的飞机模型大体参数参考了XV-15，但是有些地方，我做的并不严谨，并不是一个高度符合原机的模型。