DATCOM在飞翼无人机飞行运动建模中的应用

动力学建模所需的气动导数一般均采用传统的方法,如流体力学(CFD)或者采取实际的模型进行风洞试验估算,有一定局限性。本文通过DATCOM软件对某大型飞翼无人机进行分析,更快更方便地得到了空气动力系数,再利用Matlab中的相关函数进行数据插值,结合无人机刚体运动模型建立一个以M文件为主体的六自由度仿真模型,并进行了模型开环仿真,仿真结果能一定程度揭示出无人机的实际飞行运动规律。

基于DATCOM承载电动无人机纵向稳定性和操纵性

为分析承载电动无人机在初步设计阶段的纵向稳定性和操纵性,并进一步为飞行控制系统设计提供参考数据,通过使用DATCOM软件计算其气动系数,应用小扰动法将非线性运动方程化为线性,并使用MATLAB软件计算其纵向运动特征方程的方法,研究了无人机承载前后的纵向稳定性和操纵性。结果表明:承载电动无人机在加装载荷前后都具有良好的纵向稳定性和操纵性;承载后的速度、俯仰角、迎角和俯仰角速度受扰动后恢复时间是空载时的2.5~2.7倍;升降舵偏转对速度增加量是空载时的2.5倍。可见所提出的承载前后的电动无人机的纵向稳定性和操纵性的分析方法,对各种尺寸和重量构型的无人机飞行控制系统初步设计具有重要的参考价值。

伸缩弹翼巡航导弹气动外形优化研究

基于一种伸缩弹翼改变巡航导弹外形的概念,提出超声速巡航与亚声速盘旋相结合的飞行任务,使用Missile Datcom作为气动计算的工具,分别对固定翼、两级伸缩翼和三级伸缩翼的外形参数进行了优化,使三种不同弹翼导弹完成相同飞行任务的燃料消耗分别最小,优化方法选取遗传算法与模式搜索法相结合的混合优化策略。优化结果显示,两级、三级伸缩翼巡航导弹相对固定翼巡航导弹燃料消耗量分别减少7.8%和12%,表明伸缩弹翼有效提高了巡航导弹在整个飞行任务中的气动性能。

飞行器气动计算方法的应用研究

飞行器气动计算为总体设计提供重要依据,目前常用气动计算方法有很多。针对海鹰2号导弹气动外形,采用DATCOM及FLUENT软件分别通过工程估计及数值计算的方法对其弹体气动特性进行研究,通过将计算所得的主要气动参数(升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数)与风洞试验结果的对比,从而对不同计算方法的使用精度进行评价。结果显示,两种方法在一定范围内满足工程设计的要求,局部加以一定的工程修正,可以为总体及其他部门提供较为精确的气动力系数,且由于各自的使用特点,可以在设计过程的不同阶段加以应用。

基于多粒度模型的导弹MDO方法研究

根据MDO环境的建模/仿真需求,针对某导弹多学科设计优化问题,分析了多粒度模型建模/仿真的必要性,以气动学科为例探讨了导弹MDO环境中多粒度模型的建模/仿真方法,研究了有限元分析软件FLUENT及其前处理软件GAMBIT的集成方法,并利用响应面分析、工程估算、数值计算三种方法对某导弹的气动学科进行多粒度的建模与解算,将输出的主要气动参数与风洞试验数据进行了比较与分析。研究结果表明多粒度模型的建模/仿真对提高导弹MDO效率具有重要意义。

非对称变弹翼高速导弹气动特性计算与分析

通过不对称旋转左右弹翼的后掠角实现弹翼的不对称变化,利用飞行器快速计算软件Missile Datcom计算不同条件下导弹的气动参数。基于气动数据分析了后掠角非对称变化对升力、阻力、俯仰力矩及滚转力矩等气动特性的影响。通过分析可知,弹翼的不对称变形可显著的改变滚转力矩系数,将不对称变形的弹翼作为辅助控制机构,控制导弹的滚转运动,提高滚转运动的准确性和快速性。

SBA系统MDO环境中建模仿真工具集成技术研究

针对SBA系统多学科优化环境构建中各学科分析过程对建模仿真工具集成的需求,研究了.NET平台下MDO环境中典型建模仿真软件MATLAB和DATCOM的集成方法及技术,总结了基于COM组件集成、MCC编译器方法及MATLAB引擎工作方式三种MATLAB集成方法并给出应用优缺点分析。在使用C#语言构建的多学科设计优化环境中从气动学科、推进学科、控制学科建模仿真的角度介绍了各部分DATCOM和MATLAB工具的应用及集成过程,为SBA系统多学科设计优化环境的构建打下了基础。

一种融合物理规律的经验工程修正算法研究

为了在飞行器研制初期快速而精准地估算出飞行器气动特性,提出了一种融合物理规律的经验工程修正算法,利用少量计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)部件气动力系数数据对经验公式的重要参数进行修正拟合,达到提高工程算法计算精度的目的。首先,对数据适用性进行验证,验证了公式来源Missile Datcom计算数据和光弹身飞行器CFD数据的适用性;接着,针对法向力系数,从部件的角度进行剖析,利用少量CFD部件气动力系数数据修正拟合了飞行器部件的气动力系数经验公式,得到不同部件的气动力系数计算方程;最后,通过对比修正公式计算结果和CFD预测集,证明了算法的合理性。

常规布局无人机动力学解算和三维视景仿真

以某型低速无人机为例,使用Digital Datcom计算机程序对某型无人机进行气动参数估算,将所得气动参数导入Matlab,然后搭建无人机的Simulink模型、包括环境模型、动力系统模型、执行机构模型和空气动力学模型,以及六自由度运动方程模型,并使用串级PID进行无人机纵向飞行控制器设计,对控制器进行参数整定。利用AC3D软件和xml修改并配置无人机的Flightgear模型,将仿真模型用Matlab-Flightgear联合进行无人机的动力学解算和实时三维视景仿真。

导弹气动特性快速估算修正方法研究

该文对导弹气动特性快速估算软件Datcom的计算缺陷进行修正。结合某无翼式导弹的风洞试验数据,利用国内经典的气动特性快速估算资料,以无翼式布局为例,针对Datcom软件法向力和压心的计算缺陷进行修正,有效提高其计算精度,提出针对该类气动布局的修正方法。计算结果表明,该文提出的修正方法行之有效,修正后的计算结果与风洞试验结果较为吻合。

某轻型运动飞机的气动特性计算

本文基于某轻型运动飞机的数模,通过手动测量来取得气动计算所需要的输入数据,采用原版DATCOM软件和DATCOM+软件的结合,通过MATLAB编写输入输出接口程序,来进行模拟并计算某轻型运动飞机的气动特性。