航空弹射救生发射过程视景仿真技术研究

发布时间：2017-10-11 09:29

  本文关键词：航空弹射救生发射过程视景仿真技术研究

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【摘要】：弹射救生系统是使用弹射动力将飞行员和座椅一起弹离失事飞机的救生设备。弹射过程的仿真分析对研究弹射设备的安全性、可靠性以及评价弹射中飞行驾驶人员的生命保障有重要参考价值。目前，常见的仿真仅限于数值仿真及某些零部件或部分系统的动力学仿真，数值仿真得出的结果难以让人清楚明了的看到弹射过程中飞行员及座椅等工作时位移、姿态的变化，经常性的弹射实验又要耗费大量的人力物力财力与时间。而视景仿真技术的出现能以仿真数据或实验数据来驱动三维实体模型在真实感的地形场景中进行弹射过程模拟与回放，生动形象的把弹射救生整个过程表现出来。 本文以第三代弹射救生系统为基本仿真对象，，采用3DMAX三维建模软件和Unity3D游戏引擎，结合基于C#语言的Visual Studio平台在对弹射救生系统理论研究的基础上设计实现了视景仿真可视化软件。主要构建弹射救生系统发射过程中出舱阶段、自由飞阶段及救生伞工作阶段数学模型；进行了可视化仿真软件设置、数学模型转化为语言代码、仿真场景选择、数据读取等模块的界面设计，并对数值仿真得出的数据结果进行了分析，得到了影响仿真中抛盖、出舱、射救生伞、救生伞拉直及张满等关键时刻点的几个因素；使用3DMAX创建了仿真模型数据库中弹射座椅模型及相关部件动画、人物模型及骨骼动画、飞机模型及救生伞模型；运用Unity3D搭建山地、海洋等场景，使用数值仿真得出的数据来驱动导入的三维模型实现弹射工作过程的模拟仿真。 弹射救生视景仿真系统很好的展现了弹射救生的工作过程，可进行多次仿真计算并保存数据，以便进行实验回放。弹射救生视景仿真系统的实现把弹射救生这一复杂过程直观形象地展现出来，为研究防护救生技术提供一种直观有效的手段。
【关键词】：弹射救生 发射过程 视景仿真 数据驱动 3DMAX Unity3D
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V244.212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 课题研究目的和任务13
• 1.4 本文主要内容和章节安排13-15
• 1.4.1 主要内容13-14
• 1.4.2 章节安排14-15
• 2 弹射救生系统分析与视景仿真总体设计15-28
• 2.1 弹射救生系统的概念及分类15-16
• 2.2 弹射座椅的分类及工作过程16-23
• 2.2.1 弹射座椅的分类16-17
• 2.2.2 国内外弹射座椅水平17-22
• 2.2.3 弹射座椅的工作过程22-23
• 2.3 弹射救生视景仿真系统的总体设计23-27
• 2.3.1 仿真系统流程23-25
• 2.3.2 仿真系统的模块设计25-26
• 2.3.3 系统设计的任务与总体结构26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 弹射发射过程数学模型28-38
• 3.1 弹射出舱阶段28-31
• 3.1.1 弹射筒数学模型29-31
• 3.1.2 火箭包数学模型31
• 3.2 人-椅系统阶段自由飞31-34
• 3.2.1 人-椅系统质心运动数学模型32-33
• 3.2.2 人-椅系统姿态运动数学模型33
• 3.2.3 辅助方程33-34
• 3.3 救生伞工作阶段34-37
• 3.3.1 救生伞拉直阶段数学模型34-36
• 3.3.2 救生伞充气张满阶段数学模型36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 基于 C#的界面设计及数值仿真计算38-52
• 4.1 数值计算中参数设置界面设计38-43
• 4.1.1 飞机参数设置38-39
• 4.1.2 飞行员参数设置39-40
• 4.1.3 人-椅系统参数设置40-43
• 4.2 基于 C#的数值仿真计算及结果分析43-51
• 4.2.1 C#中数值计算43-45
• 4.2.2 读取数据及场景选择45-46
• 4.2.3 数值仿真结果分析46-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 基于 3DMAX 和 Unity3D 的视景仿真实现52-80
• 5.1 三维建模52-66
• 5.1.1 3DMAX 软件简介及特点52-55
• 5.1.2 模型数据库55-64
• 5.1.3 纹理及 UVW 展开贴图技术64-66
• 5.2 Unity3D 游戏引擎简介及关键技术66-73
• 5.2.1 多平台发布67-68
• 5.2.2 外部模型导入68-70
• 5.2.3 真实感地形构建70
• 5.2.4 实时获取地形高度70-71
• 5.2.5 尾烟爆炸等特效处理71
• 5.2.6 碰撞检测71-73
• 5.2.7 数据驱动73
• 5.3 弹射救生视景仿真系统实现73-79
• 5.3.1 地形场景构建74-75
• 5.3.2 镜头跟踪控制75-76
• 5.3.3 仿真过程实现76-79
• 5.4 本章小结79-80
• 6 总结与展望80-82
• 6.1 论文工作总结80-81
• 6.2 今后工作展望81-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 附录一87-92
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果92-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1011763