基于JSBSim的通用空中目标机动仿真模型设计及实现

为解决空空导弹试验鉴定数字仿真中目标模型机动样式少、可扩展性差的问题,本文开展了六自由度空中目标机动仿真模型的设计和实现。设计了不同目标机动方式下的法向过载、切向过载、滚转角过载控制律模型;设计了从三个通道过载解算飞机升降舵、副翼及油门杆操纵指令之间关系的控制模型;基于开源、开放的飞行动力学模型框架JSBSim开展目标机动仿真模型的实现。研究的仿真模型应用于某型空空导弹鉴定的全数字仿真试验中,比对结果表明,目标模型的仿真机动轨迹与预期机动样式及机动参数较为吻合。

民用飞机校验机动仿真研究

校验机动是民用飞机纵向俯仰机动中的一种,它是机翼、平尾等部件的载荷严重情况之一。对于校验机动的分析国内国际上的主流是采用机动仿真法。美国的FAR和欧洲的CS适航条款对校验机动有着不同的要求,FAR指定了俯仰角加速的要求,没有指定俯仰操纵器件的输入;而CS则指定了俯仰操纵器件的输入,对俯仰角加速度没有要求。以往国内校验机动一直以FAR条款为设计基础,对于CS条款的研究和分析不多,以欧洲CS条款为基础,对校验机动的仿真分析进行了研究。

自行高炮CGF实体智能机动行为仿真

CGF系统是未来作战仿真所必备的技术支持,在介绍CGF系统的基础上,提出了以智能仿真为依托,兼顾底层机动自主和高层决策可控的设计思路。研究了自行高炮连CGF实体在机动性能方面的仿真,通过对高炮机动性能中物理行为和认知行为的研究,运用BP神经网络实现CGF实体智能机动行为的建模,并建立了动态障碍的规避模块。较好解决了中各车行进中出现的实体碰撞问题,结合实际应用对模型进行了可行性验证。

M1 A2坦克CGF系统的机动性仿真

简要介绍了M1A2主战坦克的推进系统 ,建立了M1A2主战坦克机动性仿真的模型 ,并对模型进行了校验 ,该模型已得到实际应用。

Vega环境中机动车辆运动仿真的研究和实现

大多数在Vega平台上进行的车辆运动仿真,只是将车体作为一个质点进行处理,在仿真过程中,当车体通过不平坦的路面时,不能随地形起伏改变车体的姿态,仿真的真实感和可靠性很差。通过分析车辆的运动数学模型,建立了三维空间的运动方程组,并结合名为"TRIPDO"相交矢量方法给出了一种通用解决算法和Vega程序实现。结果表明使用了这种解决方法的仿真应用,所仿真的车辆都能够随地形的起伏实时改变姿态,车辆运动仿真的真实感和可靠性显著增强。

机动目标跟踪系统仿真软件设计与实现

针对机动目标跟踪算法的研究,采用C/S(Client/Serve,客户机/服务器)体系结构和面向对象的模块化设计思想,设计了机动目标跟踪系统仿真软件,利用剧情生成模块模拟雷达探测到的目标运动数据,通过跟踪算法对目标实施跟踪处理,估计目标运动状态,实时地在演示界面上显示目标运动信息和跟踪性能评估结果,为机动目标跟踪算法研究搭建了一个具有较高可信度的、直观的仿真系统。

压制武器的作战仿真研究

首先抽象出了描述压制武器作战过程的基本组成要素,建立了压制武器作战任务的基本框架,然后对压制武器火力规划进行仿真建模;并对压制武器作战单元的机动仿真进行了分析;通过仿真试验分析了在遭受火力打击时装备毁伤率与机动速度之间的关系。

民用飞机控制律对俯仰机动平尾载荷影响分析

针对中国民用航空规章第25部25.331(c)条规定的两种俯仰机动情况(非校验机动和校验机动),本文首先对两种俯仰机动条款进行理解,然后对比分析了中国民用航空规章第25部与欧洲的适航认证规范对校验机动情况存在的差异,最后对两种俯仰机动考虑控制律前后分别进行机动仿真计算,进而对飞机响应及平尾载荷计算结果进行对比分析。计算分析结果表明:1)考虑控制律后,飞机舵面偏度变化较大,进而导致整个机动过程中飞机响应姿态以及最后的机动载荷变化较大;2)对于急剧移动操作器件的非校验机动,考虑控制律后飞机的响应姿态有所缓减,最后导致平尾载荷有所降低;3)对于相对缓慢移动操作器件的校验机动,考虑控制律后飞机的响应更为剧烈,最后导致平尾载荷有所增加。

民用飞机控制律对偏航机动载荷影响分析

飞机机动过程中方向舵快速大幅偏转会使方向舵和垂尾上产生较大气动载荷并传递到后机身,导致驾驶员来回往复蹬舵造成安全事故。针对CCAR-25部25.351条规定的偏航机动情况及CS-25部25.353规定的偏航机动新条款——方向舵往复偏转,本文首先对两种偏航机动条款分别进行分析;然后考虑控制律进行偏航机动情况机动仿真计算;最后通过比较分析飞机响应运动参数及垂尾载荷计算结果,并分析控制律对偏航机动载荷的影响。结果表明:对于偏航机动,考虑控制律后飞机的响应幅度有所缓减,导致垂尾载荷有所降低;对于偏航机动新条款,由于方向舵反向偏转导致侧滑角贡献和方向舵偏度贡献垂尾载荷两者叠加,从而导致垂尾载荷大幅增加;P-Beta控制律有效降低了方向舵往复偏转的垂尾载荷。

汽车转弯高维非线性动力学特性研究

车辆的转弯动力学特性是衡量车辆机动性能好坏的一个重要标准.通过建立汽车高维非线性动力学仿真模型,分析了悬架参数与轮胎参数对系统非线性动力学特性的影响,深入研究了车辆在特定转向角输入条件下的转弯非线性动力学响应;对四轮在不同扭矩作用下车辆的转弯机动性进行了对比分析;引入LuG re模型,充分考虑了轮胎的非线性特性,悬架单元采用绝对值型非线性弹性力与分段线性阻尼力,详细计算了车辆转弯时滚转角加速度、偏航角加速度、车体质心加速度、轮胎摩擦力的变化规律,应用M atlab6.5得到了具体的仿真结果;对确定车辆的横向动力学控制、转弯动力学性能预测及轮胎的磨损程度预测具有一定的指导意义.

舰载螺旋桨运输机发动机短舱飞行载荷设计

舰载螺旋桨运输机布局紧凑,发动机短舱尺寸和质量较大,受螺旋桨滑流影响显著,飞行载荷问题突出,国内设计经验仍显不足。研究了某飞机发动机短舱的气动载荷、惯性载荷、陀螺力矩等设计方法及相关的设计规范约束与全机机动仿真技术。首先通过对规范的理解和选择确定短舱飞行载荷设计范围;建立机动仿真模型,获得短舱典型载荷工况;通过CFD方法获得有、无滑流影响的短舱压力分布数据;计算、筛选短舱的设计载荷与设计载荷工况;对比有/无滑流影响的气动载荷计算结果。研究表明:短舱的设计载荷工况出现在最大法向载荷系数(n Z)下的急剧俯仰机动、设计俯冲速度(V D)下的偏航机动、最大着舰质量下的发动机最大拉力等情况中;短舱侧向以气动载荷为主;法向以惯性载荷为主,极值情况下惯性力超过气动力4倍;某些机动/状态下,螺旋桨滑流可使短舱总气动力增大90%以上,靠近螺旋桨区域增幅更大。

轮式装甲车辆的几何通过性建模与仿真

介绍了轮式装甲车辆通过障碍物的规则，分析了几何障碍物属性和通过判断条件，针对几何障碍物属性，提出了几何障碍物的通过算法，建立了几何通过性模型。采用VC＋＋编程对模型进行了仿真，通过仿真实验验证了算法和模型的可行性。

三轴式无人旋翼飞行器及自适应飞行控制系统设计

设计了一种操控简便的三轴式无人旋翼飞行器,由三组共轴双旋翼组成,各旋翼由直流电机直接驱动,只需调节各电机转速就能控制旋翼飞行器运动姿态和轨迹。为使三轴式无人旋翼飞行器飞行控制系统设计得到有效验证,研究了旋翼飞行器的飞行动力学非线性建模,运用叶素动量理论建立了共轴双旋翼变转速旋翼载荷计算方法,分析了旋翼入流分布对共轴双旋翼气动载荷模型的影响,通过试验验证了共轴双旋翼气动载荷计算模型的正确性。由于旋翼飞行器飞行动力学模型的非线性及未建模动力学的影响,难于建立非常精确的数学模型,给飞行控制系统设计带来了挑战。本文根据旋翼飞行器飞行动力学非线性模型推导出了旋转动力学模型逆和平移动力学模型逆控制器,利用神经网络在线自适应修正模型逆误差,采用线性PD或PI控制器调节指令跟踪误差,应用由向心回转和垂直上升组合的机动科目进行了仿真验证,给出了具有外界阵风干扰模拟的仿真结果,表明所设计的飞行控制系统具有自适应性和鲁棒性,能实现精确的轨迹跟踪控制。

舰载运输类飞机副翼飞行载荷设计

舰载运输类飞机布局紧凑,副翼兼备增加升力(襟副翼)、提供滚转力矩等作用。根据CCAR-25增升装置和滚转情况的设计准则,并考虑机舰适配性要求,研究了某舰载运输类螺旋桨飞机的襟副翼和副翼飞行载荷设计方法。通过机动仿真获得襟副翼、副翼典型载荷情况,通过面元法获得不同动力影响下的气动特性数据和压力分布数据,结合理论方法与工程需要,计算、筛选出襟副翼和副翼的载荷边界作为其设计载荷。研究结果表明,算例飞机的襟副翼和副翼飞行载荷受滑流影响较小;襟副翼在各个设计空速的迎面突风情况下获得设计载荷;副翼在设计俯冲速度的最大可用偏度情况下获得设计载荷。