基于全量运动微分方程的飞机飞行系统仿真

飞行系统仿真是飞行模拟器仿真的重要组成部分.飞行系统数学模型中的运动方程模型可以分为小扰动模型和全量运动微分方程模型.由于小扰动模型不能模拟飞机的全部运动状态,所以研究基于全量运动微分方程模型的飞行系统仿真是必要的.介绍了飞机气动力/力矩计算公式和飞机全量运动微分方程以及在飞行系统仿真中飞机气动力/力矩计算和全量运动微分方程解算所要用到的主要算法公式.针对飞机全量微分方程的解算,较详细介绍了一种改进的变步长Runge-Kutta方法并应用该方法进行了飞机定直平飞无操纵小扰动情况下的仿真.结果表明,该数值方法运行稳定,精度也能达到要求.

基于纵向小扰动运动方程的飞行系统数值模拟研究

飞行系统仿真是飞行模拟器仿真的重要组成部分。飞行系统数学模型中常用的运动方程模型为小扰动模型。在小扰动模型下,飞机运动分为短周期运动和长周期运动。介绍小扰动方程并且分析了小扰动模型下升降舵偏转后引起的过渡过程,通过对飞机进行定直平飞无操纵小扰动情况下的仿真,证明短周期模态主要是Δα和Δ的变化,而长周期模态主要对应ΔV的变化。

飞机起飞着陆性能仿真与分析

为真实反映飞机起飞着陆的滑跑过程,记录了某型飞机的速度、加速度传感器现场数据,建立了飞机起飞着陆滑跑过程的微分方程并进行了解算;基于飞机滑跑过程的微分方程采用Simulink对飞机起降性能进行建模和仿真,记录数据、理论结果和仿真结果三者对比验证了所建立的仿真模型是有效的。基于该模型对该飞机滑跑过程进行仿真分析,结果表明起飞和不放阻力伞着陆过程可近似为匀加速直线运动过程,放阻力伞着陆过程则比较复杂。最后,研究3个主要参数对滑跑距离的影响,结果表明滑跑距离与机场海拔和风速呈近似线性关系,与迎角呈非线性关系且在迎角为8°时存在极小值点。

机场终端区飞机进近仿真系统的构建

空中交通管制训练仿真系统的主要功能是模拟空中交通,对空管人员进行培训,是空管系统的必备模块,其中如何实现飞行仿真系统,即控制空中目标按照预期的航线飞行并获取精确的飞行航迹是空管训练仿真的基础。在飞行仿真系统中飞行模型的建立是十分重要的,模型的正确与否关系到了空管模拟的逼真度,模型既要满足精度的要求又要满足逼真度的要求,针对这一现实难题使用基于全量运动方程的飞机动力学建模方法,同时配合一种变步长解算方法,最后利用GL Studio软件图形设计器和代码编辑器,结合VC++的混合编程设计方法,实现了对机场终端区飞机进近仿真系统界面的构建。

改进变步长算法在实时飞行仿真中的应用

飞行模拟机是民航训练飞行员的重要装备,飞行仿真系统是飞行模拟机的重要系统之一。飞行仿真要建立飞机的全量运动方程,利用数值算法解算运动方程达到仿真飞机飞行状况的目的。采用四元数法表示的飞机欧拉方程能够克服普通欧拉方程奇异性,但用定步长方法解算会产生较大累积误差,所以必须采用变步长方法。实时飞行仿真要求较高的实时性与逼真度,通过仿真试验分析,确定了采用一种改进变步长2阶Runge-Kutta法,该方法具有迭代次数少,解算精度高,实时性强的优点。利用该改进变步长算法,编写了实时飞行系统仿真软件,软件中使用相应算法解决了变步长算法选择步长与系统迭代定时时间不匹配的矛盾,实现了精确的实时仿真。