隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅速發(fā)展,可視化飛行仿真系統(tǒng)逐漸成為當(dāng)前人們研究的熱點(diǎn)�？梢暬w行仿真系統(tǒng)在飛行器設(shè)計(jì)、飛行員訓(xùn)練、科學(xué)研究以及國防建設(shè)中具有極其重要的作用。本文首先根據(jù)剛體的線運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)理論對(duì)固定翼飛機(jī)的六自由度運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)過程進(jìn)行研究,建立了飛行動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并且深入分析了解算微分方程的數(shù)值解法,重點(diǎn)介紹了氣動(dòng)系數(shù)的插值計(jì)算方法,針對(duì)飛行動(dòng)力學(xué)仿真要求建立了簡易的起落架模型;其次將飛行動(dòng)力學(xué)模型分解成若干個(gè)子模型,分解之后大大提高了飛行動(dòng)力學(xué)仿真數(shù)學(xué)模型的可維護(hù)性和重用性;然后針對(duì)飛行動(dòng)力學(xué)模型的劃分,并結(jié)合飛行動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)的特點(diǎn),將其分為氣動(dòng)模塊、起落架模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)模塊、大氣環(huán)境模塊、重力模塊、質(zhì)量/慣量模塊和飛機(jī)六自由度方程模塊,采用C++面向?qū)ο缶幊趟枷腴_發(fā)了整機(jī)的飛行仿真動(dòng)力學(xué)建模,建立了可視化飛行動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真程序;最后基于VS2010編程環(huán)境,利用OSG作為渲染引擎、OSGEARTH渲染大地地形,運(yùn)用面向?qū)ο蟮腃++編程語言,根據(jù)飛機(jī)的各數(shù)學(xué)模型及程序,實(shí)現(xiàn)了某輕型固定翼飛機(jī)的可視化仿真系統(tǒng)開發(fā),并根據(jù)其具體的物理參數(shù)和性能參數(shù),進(jìn)行了飛機(jī)六自由度非線性微分方程組的實(shí)時(shí)結(jié)算,得到了飛行仿真的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù),如位置、姿態(tài)、迎角、側(cè)滑角、速度和角速度等,進(jìn)行了飛行仿真實(shí)例演示和飛行體驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V211
【部分圖文】：

分析評(píng)估來確定技術(shù)指標(biāo)，另外，飛行仿真還技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用不但可以降低飛機(jī)研制各個(gè)環(huán)率和飛行員訓(xùn)練的安全性，具有重復(fù)利用等優(yōu)得到了迅速發(fā)展，其在航空航天、軍事、核工系統(tǒng)主要具有科學(xué)研究和飛行員訓(xùn)練兩大用途估整機(jī)的飛行性能和優(yōu)化飛機(jī)操縱系統(tǒng)、飛控。例如，在飛行仿真系統(tǒng)中，通過修改推薦裝出最佳參數(shù)。用于訓(xùn)練的飛行仿真系統(tǒng)（飛行試驗(yàn)相比，它沒有天氣和場(chǎng)地的約束，而且可高[3]。飛行仿真系統(tǒng)不但能夠能夠進(jìn)行起降、能通過控制臺(tái)設(shè)置天氣、晝夜甚至是模擬飛機(jī)情況。目前,飛行仿真技術(shù)作為飛行研究和飛行真技術(shù)發(fā)展及其重要的研究內(nèi)容之一。通用飛行

處理特殊狀況的能力,這便對(duì)飛行員提出了更高的要求。通過，可以利用所建立的詳細(xì)的仿真模型，利用計(jì)算機(jī)在不同條，直接高效，仿真過程中產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)可以通過可視化出來；以精確的數(shù)學(xué)模型代替真實(shí)的物理模型，重復(fù)模擬飛可以實(shí)現(xiàn)在真實(shí)試驗(yàn)中比較危險(xiǎn)的訓(xùn)練項(xiàng)目，從而規(guī)避真實(shí)設(shè)置飛機(jī)故障來培訓(xùn)飛行員處理故障的訓(xùn)練。飛行仿真系統(tǒng)系統(tǒng)[5]，也就是在仿真系統(tǒng)回路中有人的參與，因此系統(tǒng)中人機(jī)交互活動(dòng)，如操縱搖桿和顯示器等，這就要求了仿真要狀態(tài)通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行程序化，經(jīng)過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)解算，將解數(shù)等傳遞到顯示器等各種物理設(shè)備中，使人產(chǎn)生沉浸感，對(duì)諸如飛機(jī)失速時(shí)的狀態(tài)參數(shù)等真實(shí)飛行中很難獲取的數(shù)據(jù)，力學(xué)仿真模型，通過調(diào)整性能參數(shù)來獲取，進(jìn)而優(yōu)化飛機(jī)性飛行仿真系統(tǒng)與其他系統(tǒng)交互形成整個(gè)系統(tǒng)的信息流，可以機(jī)的飛行性能。飛行仿真系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。

b流坐標(biāo)系aS坐標(biāo)系(wind coordinate frame)aaaaS Oxyz，其定義為：原點(diǎn) O 選取在飛行標(biāo)系與飛行器固連；ax 軸與空速V 重合；az 軸在飛行器對(duì)稱平面，與ax 軸身下方；ay 軸垂直于aaOx z平面，其方向按照右手定則確定。用坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換器在空中飛行時(shí)所受到的各種力是在不同的坐標(biāo)系下定義的，當(dāng)在機(jī)體坐自由度運(yùn)動(dòng)方程組時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力最為容易描述，而氣動(dòng)力和重力則需要標(biāo)系和地面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系，只有這樣才能使所有力和力矩統(tǒng)一系中，從而求出合力及合力矩，建立六自由度運(yùn)動(dòng)方程。由此可借見，坐仿真建模過程中至關(guān)重要。各坐標(biāo)系之間的關(guān)系如圖 2.1 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2847601