技術(shù)特征：

1.一種直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，構(gòu)建通用化的直升機(jī)骨骼：

首先定義一個(gè)直升機(jī)的骨骼根節(jié)點(diǎn)，用于計(jì)算直升機(jī)的整體位置和姿態(tài)；然后根據(jù)直升機(jī)的布局確定機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙上各活動(dòng)部件相對(duì)于根節(jié)點(diǎn)的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，作用在該級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)上的力直接影響直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的位置和姿態(tài)；最后根據(jù)各部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)下逐級(jí)設(shè)置相應(yīng)的骨骼節(jié)點(diǎn)，用于模擬該機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

其中，配置的骨骼節(jié)點(diǎn)的連接方式為：骨骼根節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)各功能部分的第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相連，低級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)只能與一個(gè)相鄰高級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)相連，高級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)可以與多個(gè)相鄰低級(jí)別骨骼節(jié)點(diǎn)相連；

S2，實(shí)時(shí)計(jì)算各骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)：

第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)骨骼根節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置保持不變；操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；與操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；受力機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)不同位置的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；

S3，根據(jù)S2的計(jì)算結(jié)果，將與各骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的直升機(jī)的各部件在可視化仿真引擎中進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)相應(yīng)部件的形狀和狀態(tài)的動(dòng)態(tài)改變。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，S1具體為：

首先定義直升機(jī)的一個(gè)骨骼根節(jié)點(diǎn)，所述骨骼根節(jié)點(diǎn)設(shè)置于直升機(jī)的質(zhì)量中心處，作為直升機(jī)位置和姿態(tài)的參考點(diǎn)；

然后根據(jù)結(jié)構(gòu)布局將直升機(jī)分為機(jī)尾、起落架、主旋翼以及機(jī)艙多個(gè)功能部分，每個(gè)部分均設(shè)置一個(gè)第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)，用以表示直升機(jī)的基本構(gòu)型，所述第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)的配置與直升機(jī)的型號(hào)有關(guān)；

其他級(jí)別的分支骨骼節(jié)點(diǎn)與直升機(jī)各功能部分的具體執(zhí)行機(jī)構(gòu)有關(guān)，對(duì)于與第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，設(shè)置其與所述第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)靜止的點(diǎn)為高級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其與第一級(jí)分支骨骼節(jié)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)幅度最大的點(diǎn)為低級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)；對(duì)于受力產(chǎn)生大變形的結(jié)構(gòu)，設(shè)置其與機(jī)體連接部分的點(diǎn)為高級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)，設(shè)置其相對(duì)位移偏離最大的點(diǎn)為低級(jí)別分支骨骼節(jié)點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，S2中，所述操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)外部設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

L_simulation＝f(L_input)，

其中：L_simulation表示操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置；

L_input表示外部設(shè)備的操縱位置；

f表示L_simulation和L_input的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)不同的設(shè)備進(jìn)行設(shè)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，S2中，所述與操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱機(jī)構(gòu)骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，其中，尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算；尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算；主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，所述尾槳骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)腳踏板骨骼節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

α_{tail_rotor}＝f(l_{foot_pedal})，

其中：α_{tail_rotor}表示尾槳的攻角，單位是rad；

l_{foot_pedal}表示兩腳踏板的相對(duì)行程，單位是mm；

f表示α_{tail_rotor}和l_{foot_pedal}之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)直升機(jī)偏航方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行設(shè)定。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，所述尾舵骨骼節(jié)點(diǎn)和主旋翼的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)操縱桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中：ψ_joystick表示操縱桿的指向，由沿機(jī)頭方向的俯仰和滾轉(zhuǎn)角度表示；

ψ_{main_rotor}表示主旋翼周期變矩環(huán)的指向，方向與操縱桿一致；

θ_{tail_rudder}表示尾舵的擺角，單位是rad；

f表示操縱桿與尾舵和主旋翼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)飛控進(jìn)行設(shè)定。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，所述主旋翼槳葉的最高級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)總矩桿骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)進(jìn)行計(jì)算，具體采用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

α_blade＝f(θ_{total_torque})，

其中：θ_{total_torque}為總矩桿的角度，單位是rad；

α_blade為直升機(jī)各槳葉攻角變化量，排除周期變矩的影響，單位是rad；

f為θ_{total_torque}和α_blade之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)相應(yīng)的總矩桿調(diào)節(jié)方式進(jìn)行設(shè)定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，S2中，所述受力機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的骨骼節(jié)點(diǎn)的位置及姿態(tài)，根據(jù)不同位置的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，包括起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算以及主旋翼槳葉各骨骼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，其中，所述起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)起落架與地面的接觸力進(jìn)行計(jì)算；所述主旋翼槳葉的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)根據(jù)結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)特性進(jìn)行布置，當(dāng)受到載荷時(shí)，各骨骼節(jié)點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)角根據(jù)等效材料特性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，所述起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)，采用如下方法進(jìn)行計(jì)算：

A，根據(jù)直升機(jī)升力與重力的關(guān)系計(jì)算出起落架承受的接觸力，

B，對(duì)所述起落架進(jìn)行受力分析，根據(jù)所述接觸力，計(jì)算出相應(yīng)的兩個(gè)骨骼節(jié)點(diǎn)間應(yīng)承受的彈性阻尼力；

C，根據(jù)如下的彈性阻尼力的計(jì)算公式，反推得到兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)距離：

其中：F_{spring-damping}表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的彈性阻尼力；

K表示該力的彈性系數(shù)；

δ表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化量；

C表示該里的阻尼系數(shù)；

表示兩骨骼節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化率；

D，按照上述步驟，反復(fù)迭代實(shí)時(shí)更新，得到起落架各骨骼節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直升機(jī)部件骨骼化動(dòng)態(tài)可視化仿真方法，其特征在于，所述主旋翼槳葉的各級(jí)骨骼節(jié)點(diǎn)，采用有限段方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下所示：

其中：表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的彈性阻尼力；

K_6×6表示彈性系數(shù)矩陣，C_6×6表示恢復(fù)系數(shù)矩陣；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的相對(duì)位移；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)六個(gè)方向的相對(duì)速度；

表示骨骼節(jié)點(diǎn)的初始力。