基于FlightGear的飞行导航数据可视化仿真研究

飞行器的飞行导航数据显示是控制其飞行轨迹不可缺少的一部分,针对飞行导航数据可视化仿真分析的需求,本文讨论了基于FlightGear软件的飞行导航数据可视化的实现方法。首先分析了FlightGear软件的特点及其相关组件的功能;之后,在导航系统工作基本原理的基础上,研究了导航数据三维可视化显示的可行性;最后针对FlightGear软件的特点以及与外部数据的传输方式,设计了导航数据可视化显示方案,实现了对飞行导航数据的三维可视化显示,达到人机交互的效果。     

基于FlightGear和RTW的分布式可视化飞行仿真研究

将飞行仿真系统分解为飞行器动力学模型与飞控系统、仪表显示及操纵控制台、视景仿真等独立子系统,并以FlightGear和Matlab/Simulink为平台设计搭建一套分布式飞行仿真系统。采用免费开源的飞行模拟器FlightGear作为视景系统,使用Matlab/Simulink作为动力学建模与飞控设计工具,并利用Simulink中的RTW工具包将飞行器动力学模型与飞控系统编译生成实时程序以与FlightGear通信。     

一种基于执行坐标系的导弹运动建模方法

为解决导弹制导控制系统建模中弹体模型与系统的匹配问题,提出了一种在弹体执行坐标系上构建导弹六自由度运动模型的方法。首先在弹体执行坐标系对导弹进行受力分析,建立导弹动力学方程组,然后利用弹体执行坐标系与弹体坐标系的关系,直接列写运动学方程组。该方法简化了弹体建模过程中气动数据的处理,统一了动力学和运动学方程组以及制导控制方程组的参考坐标系,从而使制导控制系统建模过程更为简单,同时有效提高了仿真效率。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。     

超声速条件下内埋式武器分离特性的数值分析

采用非结构动网格技术,耦合求解欧拉方程和六自由度(6-DOF)运动方程,对内埋式导弹在亚声速和超声速条件下的分离轨迹和姿态变化进行了比较,分析了不同马赫数下气动力对导弹分离特性的影响,重点讨论了超声速条件下导弹分离过程中相对于载机的位置和导弹的姿态变化情况,分析了超声速飞行环境下导弹安全分离的条件.     

基于CFD/RBD方法的旋转弹轨迹仿真

旋转弹在飞行过程中,由于表面气动载荷分布不对称,可能会出现耦合共振、灾难偏航等现象,使导弹飞行失常偏离目标。针对此类问题,采用非定常N-S方程和刚体动力学方程耦合求解的方法,仿真旋转弹飞行轨迹。非定常气动力计算使用非结构混合网格N-S方程求解程序HUNS3D,刚体六自由度运动方程采用改进的四阶Adams预估校正法求解。将这种耦合求解方法应用于美国ARL旋转弹试验模型的轨迹仿真,并将计算得到的旋转弹姿态角、空间位置和气动力与相关文献进行对比分析,结果表明:本文方法能较精确地仿真旋转弹的飞行轨迹。     

基于Matlab Simulink的弹道仿真方法

弹道仿真软件有助于飞航导弹武器飞行试验结果的分析与评定。为此,设计了基于Matlab Simulink的弹道仿真计算方法,建立了六自由度空间弹道数学模型,利用导弹相关的气动数据和控制参数测试了算法,实现了软件,仿真结果证明了该模型的准确性和可信度。     

导弹运动方程的逆解析解

针对在采用反馈线性化理论设计导弹飞行控制系统时控制器算法对导弹逆模型的要求 ,推导了导弹运动方程的逆解析解 ,包括导弹质心运动的运动学方程及其动力学方程的逆解析解、姿态运动的运动学方程及其动力学方程的逆解析解 ,详细给出了逆模型的求解过程 ,为一类飞行控制系统运用全局线性化设计奠定了基础。最后 ,结合工程应用进行了仿真计算 ,仿真结果表明逆解析解的推导是正确的     

突风对着陆飞机下滑飞行的安全性影响

突风会引起飞机过载和飞行状态的改变,威胁飞机飞行安全。在飞机六自由度运动学方程的基础上,根据下滑飞行中驾驶员操纵行为的特点建立了飞机驾驶员的数学模型,并考虑突风的影响,建立了“驾驶员-飞机-突风”闭环飞机的数学仿真模型。通过引入飞机飞行安全性的量化评估理论以及表征方法,并根据飞机的飞行状态对飞机的安全性进行量化分析。选取某型飞机着陆下滑过程中进入突风风场的飞行状态进行仿真研究,结果表明风会改变飞机的气动角和空速,导致飞机的过载及飞行轨迹发生变化,尤其在飞机飞行高度较低时,风扰引起的大 但目前的研究主要集中在以阵风减缓设计为目的的 迎角姿态和飞机飞行轨迹变化将威胁飞机的飞行安全。     

基于临近空间防空导弹的气动力控制系统仿真

对基于临近空间防空导弹的气动力控制系统进行了研究和设计。给出了导弹的气动力控制系统数学模型的推导、建立过程,并利用状态反馈配置极点的方法,对导弹的控制系统进行了设计。在MATLAB/Simulink平台上,对具体实例进行了仿真计算,给出了导弹与目标的飞行仿真轨迹,以及导弹俯仰和偏航两个通道的过载变化图。通过对仿真结果的分析,指出了所设计的气动力控制系统在飞行于临近空间、气动舵输出过载大小有限的情况下,也能够使得导弹准确拦截目标。     

基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境建设

建立了基于FlightGear的无人直升机飞行控制系统仿真环境,并将其应用至无人直升机飞行控制系统的设计过程中。该仿真环境具有结构简单,造价低廉等特点。仿真试验表明,该仿真环境取得了较好的效果。     

空空导弹仿真环境的构建

导弹的仿真试验是导弹挂飞和靶试前的关键性试验,是判断导弹是否具备试飞条件的重要工程依据.本文介绍的空空导弹仿真试验环境,可以在试验室条件下完成导弹的工作流程,为雷达型空空导弹的半实物仿真提供了重要的支撑平台     

基于BP神经网络的飞行时间快速计算方法

为快速计算弹道导弹的飞行时间,首先分析了影响弹道导弹飞行时间的各因素,并重点仿真分析了不同发射点纬度、射程、大地方位角对飞行时间变化的影响规律,提出了基于BP神经网络快速计算弹道导弹飞行时间的方法,并仿真验证了该方法的有效性。该方法适用于多枚导弹进行火力协同攻击或饱和攻击时,快速计算不同导弹的飞行时间。     

基于Matlab的导弹飞行动力学仿真模型库设计

介绍了仿真的技术及导弹飞行力学的相关理论、Matlab软件及其部分工具箱(RTW、 Simulink等)的使用方法,通过Euler角、四元数等方法说明了导弹飞行力学各方程中变量的关系及其意义,结合具体要求设计了基于Matlab的某型导弹飞行动力学仿真模型库。     

导弹空中挂飞分离试验仿真计算

导弹设计时必须考虑其投放过程中与载机分离时的安全性问题.利用计算机数字仿真技术进行导弹分离安全性分析是一种非常经济、有效的方法.在某型导弹挂飞试验中,我们以Euler方程和刚体六自由度运动方程为理论基础,完成了对该某型导弹在试验选定的各种速度、迎角下的投放分离轨迹进行了计算仿真,取得了非常满意结果,载机实际试飞验证表明,试验数据与理论计算结果十分吻合.该结果也证明了Euler方程和刚体六自由度运动方程在工程应用上是非常有效的,特别是对于具有一定长细比结构体的空中运动轨迹分析计算是非常适用的.     

非对称投弹及非对称挂载补偿控制技术研究

针对战斗类飞机非对称投弹和非对称挂载这类情况,分析了投弹时横向扰动及纵向机动时横向耦合的机理,描述了其对飞行安全的威胁;通过引入所投弹质量、位置以及飞机法向过载,设计了非对称投弹/非对称挂载补偿控制律.仿真验证结果表明:该补偿控制律可消除上述两种情况下的横向扰动,有助于非对称投弹时飞机状态的保持,更重要的是提高了非对称挂载情况下着陆的安全性.     

偏转弹头导弹的动力学建模方法研究

 偏转弹头是一种新的导弹操纵方式,动力学建模是对其研究的基础。偏转弹头导弹可以看成由弹头和弹体组成的多体系统,应用多体建模方法Schiehlen法建立系统的动力学模型。首先把弹头和弹体的运动状态用广义坐标表示,弹头的绝对运动由相对运动原理得到,根据牛顿 欧拉动力学方程分别写出弹头和弹体的质心移动方程和绕质心的转动方程,再运用达朗伯原理的理想约束性质消去方程中包含的约束力,同时方程的数目也减少到与系统的自由度数相同,从而得到维数与系统自由度数相同的二阶标量微分方程组。最后仿真验证模型,并分析得到偏转弹头导弹的一些特点,即偏转弹头导弹具有控制效率高,机动过载大,响应速度快等优点,是一种有效的快速响应控制方式。研究表明对于像偏转弹头导弹这类刚体数目少、但自由度数目较多的多体系统,其动力学建模适合使用Schiehlen法。     

Adaptive block dynamic surface control for integrated missile guidance and autopilot

A novel integrated guidance and autopilot design method is proposed for homing missiles based on the adaptive block dynamic surface control approach. The fully integrated guidance and autopilot model is established by combining the nonlinear missile dynamics with the nonlinear dynamics describing the pursuit situation of a missile and a target in the three-dimensional space. The integrated guidance and autopilot design problem is further converted to a state regulation problem of a time-varying nonlinear system with matched and unmatched uncertainties. A new and simple adaptive block dynamic surface control algorithm is proposed to address such a state regulation problem. The stability of the closed-loop system is proven based on the Lyapunov theory. The six degrees of freedom (6DOF) nonlinear numerical simulation results show that the proposed integrated guidance and autopilot algorithm can ensure the accuracy of target interception and the robust stability of the closed-loop system with respect to the uncertainties in the missile dynamics.     

多弹编队飞行控制技术研究

针对未来复杂战场环境下反舰导弹编队协同攻击的技术需求,提出了一种多弹编队飞行控制的技术方案。采用基于分层递阶控制思想的多智能体系统结构,把多枚功能相同或者不同的导弹按照一定的原则组合成弹群,弹群中各导弹之间进行编队飞行、协同搜索、信息融合和协同攻击等方面的作战配合,实现对单个目标或多个目标的精确打击。该方案可以实现多发导弹的编队飞行控制,能够提高导弹编队的体系对抗能力。