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当前,无人直升机技术日益成为研究热点,其中飞行仿真是飞行控制系统研制的一个重要的验证环节,在无人直升机飞行控制系统开发中有着重要的应用需求。本课题以小型样例无人直升机为研究背景,旨在开发实现一种简洁、有效的无人直升机飞行仿真系统,提高无人直升机飞行控制系统的效率。论文以FlightGear飞行模拟器开源软件为设计基础,研究了适于实时仿真的直升机建模方法,并采用XML文件技术配置直升机参数和HUD平显系统,实现了FlightGear与仿真设备、飞行控制计算机的UDP网络通信、串行通信,构建了满足实际工程需求的无人直升机飞行仿真系统。论文首先分析了无人直升机及飞行仿真技术的发展现状和研究内容,介绍了国内外利用FlightGear飞行模拟器进行仿真研究的发展历程。其次,通过借鉴FlightGear飞行模拟器的直升机非线性动力学模型,以多体动力学建模方法为指导,研究形成了无人直升机旋翼挥舞运动和旋翼气动力/力矩的简化计算方法以及旋翼下洗流场的诱导速度的简化计算方法。在模型实现过程中,采用精确计算挥舞角、简化计算桨叶微元气动力/力矩、正态分布近似描述旋翼下洗流场等特殊处理技术,迭代求和得到了旋翼的气动力/力矩,构建了无人直升机的一种简化模型。而后,采用XML技术规范了FlightGear下文件的解析流程,对仿真系统中的直升机参数和HUD平显系统等进行了配置,实现了FlightGear与飞行控制计算机、仿真设备的串行通信和UDP网络通信。最后,通过FlightGear程序的编译完成了系统的集成,完成了无人直升机飞行数据可视化回放、“等效飞控”数字仿真、半物理实时仿真等三种不同的FlightGear系统应用,并通过半物理实时仿真系统进行了样例无人直升机的多模态预设航线飞行仿真。根据本课题相关技术的研究结果以及飞行仿真试验结果,验证了所实现的无人直升机简化模型正确、有效,该飞行仿真系统可以用于验证无人直升机飞控软件、控制律的结构和逻辑合理性与控制策略的正确性,能够为无人直升机飞控系统研制提供飞行验证环境。