iAircraft飛機(jī)仿真模型軟件包

1、iAircraft飛機(jī)仿真模型iAircraft是一個(gè)飛機(jī)仿真模型包，該模型被設(shè)計(jì)針對(duì)用于飛機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的如“鐵鳥”仿真機(jī)以及基于仿真的飛控、航電集成測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。iAircraft可以通過調(diào)整參數(shù)來代表一大類的固定翼飛機(jī)，如直升機(jī)、無人機(jī)。iAircraft由一系列Simulink模型組成，可以在Simulink仿真軟件中運(yùn)行，也可以在ADI的實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(rtX, rtX-V, RTS)中運(yùn)行。iAircraft是按照這樣的架構(gòu)開發(fā)的，即允許在純仿真模式下進(jìn)行飛機(jī)仿真，同時(shí)可以容易的連接真實(shí)的飛機(jī)LRU來進(jìn)行飛機(jī)硬件在回路測(cè)試，集成以及飛控驗(yàn)證活動(dòng)。下圖展示了iAircraft Sim

2、ulink模型的頂層仿真框圖。1. iAircraft 6自由度運(yùn)動(dòng)方程模型飛機(jī)6自由度運(yùn)動(dòng)方程模型參考旋轉(zhuǎn)的球形大地，是基于Robert M. Howe 在其名為“Airframe Equations of Motion and Transfer Operators”的論文中所作的工作。飛機(jī)6自由度運(yùn)動(dòng)方程模型具有以下特點(diǎn):l 飛機(jī)被當(dāng)作一個(gè)剛體進(jìn)行建模；l 采用運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)方程表示飛機(jī)運(yùn)動(dòng)；l 包含飛機(jī)質(zhì)量特性，具備飛機(jī)的質(zhì)量、慣性力矩等參數(shù)。 飛機(jī)6自由度運(yùn)動(dòng)方程模型2. iAircraft氣動(dòng)力學(xué)模型iAircraft氣動(dòng)力學(xué)模型包含風(fēng)速、動(dòng)力裝置的力和力矩、氣動(dòng)力和力矩、地球軸向力、

3、平移方程、旋轉(zhuǎn)方程和四元數(shù)方程。這個(gè)氣動(dòng)力學(xué)模型的逼真度及細(xì)節(jié)的豐富程度足夠支持進(jìn)行飛機(jī)飛控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及需要高逼真度的工程飛行仿真機(jī)，例如鐵鳥仿真機(jī)和基于仿真的集成測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。飛機(jī)氣動(dòng)力學(xué)具有以下特點(diǎn)：l 根據(jù)飛行條件以及控制面的偏轉(zhuǎn)，l 空氣動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算氣動(dòng)力和力矩；l 模型采用查找表方式獲取飛機(jī)的氣動(dòng)系數(shù)。 iAircraft氣動(dòng)力學(xué)模型3. iAircraft作動(dòng)器模型iAircraft作動(dòng)器模型包含以下兩種模型：l 二階伺服作動(dòng)器模型，用于驅(qū)動(dòng)升降舵、方位舵以及副翼。這是一個(gè)比例微分反饋二階系統(tǒng)，代表了液壓型作動(dòng)器的特性，因此也屬于液壓系統(tǒng)模型。l 高升力后沿槽與前緣縫翼襟翼系統(tǒng)驅(qū)

4、動(dòng)器。 iAircraft作動(dòng)器模型4. iAircraft起落架模型iAircraft起落架模型是基于對(duì)波音公司和NASA Ames 研究中心工作的結(jié)合。起落架模型包括前起落架和左、右主起落架。左右主起落架通過采用一個(gè)“等價(jià)起落架”方式進(jìn)行計(jì)算，能夠代表大多數(shù)的主起落架配置。iAircraft起落架配置iAircraft起落架模型降落行為曲線iAircraft起落架模型具有以下功能：l 起落架模型接收來自飛行動(dòng)力學(xué)模型提供的位置和方向，并由此決定起落架的力和力矩；l 起落架模型也提供轉(zhuǎn)向和剎車控制輸入。 iAircraft起落架模型5. iAircraft大氣模型根據(jù)1976年美國標(biāo)準(zhǔn)大氣，

5、設(shè)計(jì)了大氣模型。根據(jù)設(shè)定的海拔高度，模型可以計(jì)算出預(yù)期的環(huán)境壓力、溫度、空氣密度以及聲速。 iAircraft大氣模型6. iAircraft自動(dòng)駕駛模型iAircraft自動(dòng)駕駛模型包括了一系列的強(qiáng)大功能。iAircraft包括了一個(gè)全功能的自動(dòng)駕駛組件，為自動(dòng)起飛和降落提供全套支持。l 仰角保持l 航線角度保持l 速度保持l 阻尼控制l 傾斜角保持l 指向保持l 截獲&跟蹤 iAircraft自動(dòng)駕駛模型7. iAircraft渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型iAircraft渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型提供一個(gè)合理精度的模型可用于許多飛行仿真任務(wù)，并可以讓iAircraft模型在沒有獲得詳細(xì)的發(fā)動(dòng)機(jī)階段數(shù)據(jù)情況下運(yùn)行。

6、iAircraft渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型給模型根據(jù)飛行員駕駛桿油門輸入、飛機(jī)馬赫數(shù)、飛機(jī)高度和周圍氣壓來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比和推力。反推力也被包含進(jìn)了模型中。模型提供有限的瞬態(tài)細(xì)節(jié)和逼真度。這個(gè)逼真度模型的開發(fā)是基于波音和NASA之前的飛行仿真工作。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型具有以下功能：l 該模型根據(jù)油門桿輸入以及飛行條件，決定發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比以及凈推力；l 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型采用查找表方式，決定發(fā)動(dòng)機(jī)提供的凈推力；l 該模型可以支持反向推力命令（負(fù)油門桿角度輸入），并提供在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)風(fēng)車阻力的估計(jì)值；l 推力控制是通過油門桿角度輸入進(jìn)行控制的；l 油門桿角度輸入范圍為-11040度；l 發(fā)動(dòng)機(jī)的推力能力是可以通過修改“

7、推力等級(jí)”參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 8. iAircraft環(huán)控系統(tǒng)模型iAircraft環(huán)控系統(tǒng)模型是是固定翼飛機(jī)的關(guān)鍵子系統(tǒng)。環(huán)控系統(tǒng)模型通過控制空氣壓力和溫度實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在飛行或地面過程的溫控、通風(fēng)、除濕等功能。環(huán)控系統(tǒng)模型還為機(jī)務(wù)人員和乘客提供了可呼吸的空氣。iAircraft環(huán)控系統(tǒng)模型有以下部分組成：l 歧管模型l 客艙區(qū)域模型l 防冰模型l 航電設(shè)備臺(tái)架模型l 閥流量模型l 節(jié)流孔模型l 熱交換器模型l 空氣循環(huán)機(jī)渦扇模型l 空氣循環(huán)機(jī)壓縮機(jī)模型l 空氣循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)模型l 空氣循環(huán)機(jī)單獨(dú)的熱交換器模型l 空氣循環(huán)機(jī)風(fēng)扇模型8.1 歧管模型歧管模型具有3個(gè)質(zhì)量流量入口與3個(gè)質(zhì)量流量出口，因此可

8、以連接到3個(gè)獨(dú)立的流量輸入與3個(gè)獨(dú)立的流量輸出上。歧管內(nèi)的溫度被假設(shè)是均勻的混合物。進(jìn)出歧管的流速由外部控制。歧管的溫度微分方程是基于能量守恒定律，是輸入與輸出流動(dòng)焓率的函數(shù)。比熱是溫度的函數(shù)，通過查找表方式進(jìn)行計(jì)算。歧管壓力是根據(jù)歧管內(nèi)的質(zhì)量，采用理想氣體定律進(jìn)行計(jì)算。而歧管內(nèi)的質(zhì)量是基于質(zhì)量守恒定律進(jìn)行計(jì)算的。歧管模型8.2 客艙區(qū)域模型客艙區(qū)域模型代表了一段飛機(jī)客艙的壓力和溫度條件?？团搮^(qū)域溫度是根據(jù)乘客產(chǎn)生的熱量、溫度與調(diào)節(jié)空氣的流速以及通過機(jī)身傳遞到外部空氣的熱量，進(jìn)行計(jì)算的。此外還有一個(gè)熱速率輸入端口，用于接收來自其它地方的熱，例如航電設(shè)備艙?？团搮^(qū)域模型8.3 防冰模型根據(jù)從短笛

9、管流向機(jī)翼防冰外殼的引氣速率以及來自機(jī)翼周圍的熱傳遞，防冰模型計(jì)算機(jī)翼外殼的溫度。防冰模型8.4 航電設(shè)備臺(tái)架模型航電設(shè)備臺(tái)架模型用于計(jì)算在航電設(shè)備臺(tái)架里的空氣溫度。這個(gè)計(jì)算是根據(jù)有航電設(shè)備產(chǎn)生的熱量、進(jìn)入臺(tái)架的空氣流速以及臺(tái)架與外部環(huán)境的熱交換來實(shí)施的。航電設(shè)備臺(tái)架8.5 閥流量模型閥流量模型用于計(jì)算流過打開的蝶形閥的質(zhì)量流速。有效面積是通過一個(gè)閥直徑與閥位置的函數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。排放系數(shù)代表了流量損失補(bǔ)償（流量不是熵流）。閥流量方程式取決于上游與下游壓力比。如果壓力比小于臨界壓力比，那么通過閥門開度的質(zhì)量流量阻塞，并且不依賴于下游的壓力。閥流量模型8.6 節(jié)流孔模型節(jié)流孔模型用于計(jì)算通過一個(gè)節(jié)

10、流孔的質(zhì)量流速。節(jié)流孔模型8.7 熱交換器模型熱交換器模型代表了一個(gè)具有混合流的橫向流配置。該模型采用查找表方式，確定以主要流體及冷卻劑的流速為函數(shù)的熱傳遞效率。熱傳遞效率是以主要流體流速與冷卻劑流速為函數(shù)，進(jìn)行計(jì)算。熱交換器模型8.8 空氣循環(huán)機(jī)渦扇模型該模型計(jì)算渦扇出口溫度、流速、效率以及功率。渦扇的特性參數(shù)，例如流量矯正與效率，是由用戶提供的查找表函數(shù)。渦扇模型根據(jù)入口與出口流量，計(jì)算在渦扇入口出的壓力與溫度。渦扇模型8.9 空氣循環(huán)機(jī)壓縮機(jī)模型該模型計(jì)算壓縮機(jī)的出口溫度、流速、效率以及功率。壓縮機(jī)的特性參數(shù)，例如流量矯正與效率，是由用戶提供的查找表函數(shù)。壓縮機(jī)模型8.10 空氣循環(huán)機(jī)轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)模型轉(zhuǎn)軸被視為慣量，進(jìn)行建模。在渦扇與任何負(fù)載之間的功率差，被用于