Белоконь С.А. Разработка матмоделей, методов и средств исследования аэродинамики (2018) (1245245)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут автоматики и электрометрииСибирского отделения Российской академии наукНа правах рукописиБелоконь Сергей АлександровичРАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ ИСРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ, ДИНАМИКИ ПОЛЕТА ИСИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СВОБОДНОЛЕТАЮЩИХДИНАМИЧЕСКИ ПОДОБНЫХ МОДЕЛЕЙ05.13.18 «Математическое моделирование, численные методыи комплексы программ»Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительдоктор технических наукЗолотухин Юрий НиколаевичНовосибирск – 2018ОГЛАВЛЕНИЕСПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ....................................4ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................7Актуальность работы..................................................................................................7Цель диссертационной работы.................................................................................11Научная новизна........................................................................................................12Методы исследования...............................................................................................12Практическая значимость и внедрение результатов...............................................12Основные положения, выносимые на защиту........................................................13Апробация работы.....................................................................................................14Публикации................................................................................................................14Личный вклад автора.................................................................................................15Структура и объем работы........................................................................................15Глава 1.
Программно-аппаратная платформа полунатурного моделирования........171.1 Введение...............................................................................................................171.2 Требования к разрабатываемой платформе.......................................................221.3 Структура и основные возможности.................................................................231.4 Моделирование и визуализация.........................................................................261.5 Наземный пункт управления..............................................................................28Выводы к главе 1........................................................................................................30Глава 2. Полная нелинейная модель движения ЛА в трехмерном пространстве....312.1 Введение...............................................................................................................312.2 Характеристики ЛЛ.............................................................................................352.3 Математическая модель пространственного движения ЛЛ............................372.4 Коррекция модели по данным летных испытаний...........................................412.5 Численные эксперименты...................................................................................42Выводы к главе 2........................................................................................................44Глава 3.
Метод управления угловым положением летательного аппарата..............4523.1 Введение...............................................................................................................453.2 Системы координат.............................................................................................493.3 Определение потребных моментов....................................................................503.4 Вычисление углов отклонения рулей................................................................543.5 Моделирование в среде MATLAB/Simulink......................................................56Выводы к главе 3........................................................................................................57Глава 4. Планирование маршрутов движения летательного аппарата сиспользованием гладких траекторий...........................................................................584.1 Введение...............................................................................................................584.2 Постановка задачи...............................................................................................634.3 Метод построения гладких траекторий.............................................................654.4 Моделирование....................................................................................................75Выводы к главе 4........................................................................................................76Заключение.....................................................................................................................77Список цитируемой литературы..................................................................................78Публикации автора по теме диссертации....................................................................93Приложения....................................................................................................................96Приложение А.
Влияние скорости на процессы в продольном и боковом каналахпри ступенчатом отклонении ручки управления и педалей..................................96Приложение Б. Влияние порывов ветра при отсутствии команд на ручкеуправления и педалях..............................................................................................105Приложение В.
Акт о внедрении результатов диссертационной работы в АО«НовосибНИАТ»......................................................................................................1093СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХОБОЗНАЧЕНИЙАРМ – автоматизированное рабочее местоБПЛА – беспилотный летательный аппаратЛА – летательный аппаратЛДПМ – летающие динамически подобные моделиЛЛ – летающая лабораторияНПУ – наземный пункт управленияПНК – пилотажно-навигационный комплексППМ – поворотный пункт маршрутаРУС – ручка управления самолетомСАУ – система автоматического управленияЦАГИ – Центральный аэрогидродинамический институтAirSTAR (Airborne Subscale Transport Aircraft Research Testbed) – летающаяисследовательская модель транспортного самолетаNASA (National Aeronautics and Space Administration) – Национальное управлениепо аэронавтике и исследованию космического пространства СШАX , Y , Z – аэродинамические силыc xa , c ya , c za – коэффициенты аэродинамических сил в скоростной системекоординатq – скоростной напор4S – площадь крылаl – размах крылаba – длина средней аэродинамической хордыM x , M y , M z – аэродинамические моментыm xa , m ya , m za – коэффициенты аэродинамических моментов в скоростнойсистеме координатα – угол атакиβ – угол скольженияa x , a y , a z – ускорения вдоль осей связанной системы координатω x , ω y , ω z – угловые скорости относительно осей связанной системыкоординатV – воздушная скоростьI x , I y , I z – моменты инерции относительно осей связанной системы координатγ , ψ , θ – углы крена, рыскания и тангажаH – высота полетаX g , Y g , Z g – координаты полета в земной нормальной системе координатm – масса самолетаρ – плотность воздуха на высоте полетаg – ускорение свободного паденияΓ̄ ( t ) – вектор текущих значений углов Эйлераω̄ ( t ) – вектор угловых скоростей вращения ЛА в проекциях на оси связаннойсистемы координат5M̄ ( t ) – суммарный момент вращения, создаваемый всеми силами,воздействующими на ЛА, включая аэродинамические силы, создаваемыеуправляющими поверхностями аппаратаĪ ( m ) – вектор моментов инерции ЛА относительно осей связанной системыкоординатB , K 1 , K 2 – диагональные матрицыM̄ av – вектор располагаемых моментов вращенияδ̄- вектор углов отклонений обобщённых рулей крена, курса и высотысоответственноM̄ 0 ( α , β ) - момент вращения, создаваемый воздушным потоком при нулевыхотклонениях рулейat – тангенциальное ускорениеan – нормальное ускорениеτ – безразмерное времяϕ ( τ ) – угол наклона касательной к клотоидеk ( τ ) – кривизна клотоидыρ ( τ ) – радиус кривизны клотоидыnenable – допустимое значение нормальной перегрузки6ВВЕДЕНИЕАктуальность работыМетоды подобия и моделирования при конструировании летательныхаппаратов начали применять в конце XIX – начале XX века.
Первым человеком,который поместил модель летательного аппарата в искусственный поток воздуха,то есть создал аэродинамическую трубу (1871 г.), был Франсис Герберт Уэнем,член-учредительОбществапоаэронавтикеВеликобритании.Впервомдесятилетии XX века аэродинамические трубы были построены почти во всехстранах. Среди строителей были Стантон и Максим в Англии, Рато и Эйфель воФранции, Прандтль в Германии, Крокко в Италии, Жуковский и Рябушинский вРоссии [1].В России благодаря исследованиям К.Э.
Циолковского, Н.Е. Жуковского,С.А. Чаплыгина и их учеников экспериментальная аэродинамика [2] сталаведущей дисциплиной в самолетостроении. Такие успехи авиации как огромноеувеличениескорости,уменьшениепосадочнойскорости,улучшениеуправляемости и повышение безопасности полета — результат работыоснованных ими аэродинамических лабораторий и летно-испытательных станций.При непосредственном участии Н.Е. Жуковского был создан в 1918 г.Центральныйаэрогидродинамическийинститут(ЦАГИ)[3],ставшийвпоследствии мировым центром исследований в области гидроаэромеханики.Модели позволили получить значительные результаты.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
