臺灣博碩士論文加值系統

旋翼機是目前發明的飛行器中用途最廣，被最多使用的飛行器，現今所發展出的旋翼機可以飛得和一般的小飛機一樣快（Cessna 150）但卻較不耗油，此外其可以執行一些定翼機無法達成的任務，像是垂直起降，因此有著很大的便利性而被廣為使用。旋翼機之旋翼在旋轉時產生升力的原理與定翼機之飛行原理可以說是完全相同，但是其控制卻是較定翼機更為的複雜，因此我們需對於旋翼機的飛行原理有一瞭解後，分析整個旋翼機的運動方程式後進而建立旋翼機模擬器。吾人所開發之旋翼機模擬器是採用參考文獻[2]、[3]的架構，以分散式處理的方式，將旋翼動力及飛行動力於一部電腦上執行，而視效生成則是透過另一部電腦處理，兩部電腦間則是透過網路的傳輸來達成，此外並對於旋翼機的飛行控制部分加以實際模擬，除了參考參考文獻，也在加上自己的設計後使用Matlab來對其做一模擬，最後得到的結果也可以符合真實狀況下的需求。未來之發展可以增加音效模組、地形地貌系統、飛行動力平台，如此將可成為一高逼真度、低成本之飛行模擬器。

The purpose of this research is to build the kernel system of r based helicopter simulator which works on networked personal computers is feasible. Two PCs connected with TCP/IP protocol are used as the helicopter simulator. One of is used as the platform to compute of rotor dynamics and flight dynamics, and use the joystick as the pilot interface. The other is used as the platform for visual effect and DIS system. This study indicates that a low cost, efficient high-fidelity helicopter flight simulator which works on networked personal computers is feasible.

誌 謝 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv
目 錄 v
圖表目錄 viii
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 模擬器架構 2
1.3 研究方法 7
第二章 旋翼機飛行原理 8
2.1 基本簡介 8
2.2 自旋（auto-rotation） 13
2.3 功率（power） 13
2.4 拍樸運動（flapping motion） 15
2.5 動量理論分析（Momentum theory） 18
2.5.1 盤旋 19
2.5.2 垂直爬升 21
2.6 葉片元素分析 24
第三章 座標定義 29
3.1 座標系定義 29
3.1.1 慣性座標系 FI（OXIYIZI） 29
3.1.2 地球座標系 FE（OXEYEZE） 29
3.1.3 地球地心座標系 Fg（Pxgygzg） 30
3.1.4 地球地理座標系 Fd（Pxdydzd） 30
3.1.5 旋翼機體座標系 Fb（Pxbybzb） 31
3.2 角度定義 32
3.2.1 尤拉角 32
3.2.2 氣動力角 33
3.2.3 地球經緯度 34
3.3 座標轉換 37
3.3.1 地心慣性座標至地球座標 37
3.3.2 地球座標至地球地理座標 38
3.3.3 旋翼機體座標至地心慣性座標 40
3.3.4 旋翼機體座標至地球地理座標 42
第四章 旋翼機數學模型的建立 44
4.1 主旋翼 45
4.1.1 旋翼受力及力矩 59
4.1.2 旋翼動力系統驗證 63
4.2 尾旋翼 70
4.4 機尾（Empenage） 74
4.5 發動機 76
4.6 旋翼機運動方程式 78
第五章 飛行控制系統 80
第六章 飛行模擬器架構 92
6.1 模擬器架構 92
6.2 時間安排 99
6.3 輸出入介面 100
6.3.1 輸入介面 101
6.3.2 輸出介面 103
第七章 結論 106
參考文獻 108
附錄A 附表一 111
附錄B Puma氣動力外型數據 112

1. High Level Architecture, Dr. Judith S. Dahmann, chief scientist, US Defense Modeling and Simulation Office
2. 梁裕宗，以個人電腦為工作平台的分散式交互飛行模擬器之研究與發展─數學模式之建立，淡江大學機械工程學系碩士班碩士論文， 1997，五月。
3. 劉明倫，以個人電腦為工作平台的分散式交互飛行模擬器之研究與發展─系統核心架構之建立，淡江大學機械工程學系碩士班碩士論文，1997，五月。
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