复杂大气环境下飞行仿真建模研究及实时仿真平台搭建
发布时间：2021-06-22 10:35
飞机在实际运行过程中会遇到各种大气环境,需要驾驶员能够对各种大气扰动做出迅速的反应及操作,而随着航空运输业的快速发展,对民航客机的飞行安全性和乘坐舒适性都提出了更高的要求。飞行模拟器作为能够精确复现飞行器及空中环境的模拟装置,其研制开发成为目前航空业不可或缺的一部分。搭建飞行实时仿真系统是研制飞行模拟器的关键,而良好的飞行仿真系统取决于所建模型的正确程度。本文从提高飞行仿真逼真度着手,研究建立了两种典型复杂大气环境下的飞行动力学模型,仿真模拟了飞机穿越大气扰动的动态响应,并开发了一套用于实时模拟的飞行仿真平台。本文针对大气紊流、微下冲气流两种典型风场建立了具有较高逼真度的三维风场模型。针对紊流场推导了一种离散自递归的三位紊流速度模型,扩展了沿机翼和铅垂方向的紊流速度,通过与统计数据的理论对比和相关性分析表明,该方法具有计算占用内存小,生成的紊流场满足各向同性的优点;本文基于涡环原理对微下冲气流诱导速度模型做了连续性的修正,通过风速量级、风切变尺度指标的验证,表明本文所建立的微下冲气流模型具有较高的逼真度,可用于飞行实时仿真中的风切变模拟。基于原始的气动系数数据曲线,本文建立了Boein...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
民航发展的预估如此严峻的市场形势对飞机的安全性以及乘客的舒适性提出了更高的要
图 1-2 商用飞行模拟器结构示意图行模拟器是在航空行业中广泛使用的基础设备，本文主要研究分器。训练型飞行模拟器可以进行操作演练，训练飞行人员，使其技术以及复杂设备使用方法。根据中国民航总局指定的 CCAR6备的鉴定和使用规则》[5]，训练型飞行模拟器的驾驶舱一般构型、设备操作、运动系统、视景系统、声音系统都应满足一般要求飞行模拟器研究现状 国外研究现状行模拟器诞生于上个世纪初期，并随着电子技术、计算机技术、发展而不断改进。飞行模拟器的早期雏形是一些飞行训练设备，研制可以追溯到 1929 年林克发明的第一台飞行模拟器[6]，如图 1器虽然结构较为简单，但其完成了能够在地面上对飞行员进行训，英国皇家空军使用了著名的 AVRO504 型模拟器作为基本模拟期的飞行模拟器主要是机械装置辅以电子模拟技术作为计算部分
图 1-3 Link 训练器 图 1-4 C11 模拟器到了 20 世纪 60 年代中期晶体管的出现，微电子技术和计算机技术飞速，数字技术开始应用到飞行模拟器领域。随着处理器速度的持续提升，模已经能够满足以 15Hz 的频率解算飞机动力学中的非线性运动方程。运动、视景系统也得到了提升。到 20 世纪 80 年代后期，标准桌面计算机的性了极大地提升，在飞行仿真领域，模型计算可以按照 60Hz 的频率在单核器上运行，液压设备也开始用于运动平台，截至目前，由微处理器控制的执行机构可以实现运动系统的平滑运动[7]，典型的模拟器如图 1-5~1-6。图 1-5 CAE 公司全任务飞行模拟器 图 1-6 TL39 飞行模拟器鉴于飞行模拟器研发设计过程中的极高的技术综合程度，大批的国外院
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FlightGear的三维可视化飞行控制仿真实验平台的设计[J]. 杨姗姗,王彪. 实验室研究与探索. 2017(07)
[2]民机空气动力设计先进技术[J]. 朱自强. 物理. 2016(10)
[3]大气紊流建模与仿真[J]. 王化东. 飞行力学. 2014(01)
[4]Qt框架中信号和槽机制的研究[J]. 龚凌璞. 计算机光盘软件与应用. 2013(11)
[5]基于线性迭加法的大气紊流数值仿真[J]. 白晓瑞,刘芳. 计算机仿真. 2012(11)
[6]Von Karman模型三维大气紊流仿真理论与方法[J]. 高静,洪冠新,梁灶清. 北京航空航天大学学报. 2012(06)
[7]基于FlightGear飞行仿真软件数据的采集与处理[J]. 王立波,张复春,高文琦,易龙龙. 电子设计工程. 2011(24)
[8]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[9]Generation of spatial atmospheric turbulence field in aircraft motion simulation based on refined similarity hypothesis[J]. GUO Hao,CHEN JingJing,QU QiuLin & LIU PeiQing Institute of Fluid Mechanics,Beihang University,and Key Laboratory of Fluid Mechanics (Beihang University) of Ministry of Education,Beijing 100191,China. Science China Technological Sciences. 2011(01)
[10]基于UDP协议的Socket网络编程[J]. 周丽娟. 电脑知识与技术. 2008(34)
博士论文
[1]飞行模拟器飞行仿真系统建模与软件实现[D]. 张镭.哈尔滨工业大学 2009
[2]复杂大气扰动下大型飞机飞行实时仿真建模研究[D]. 高振兴.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]基于FlightGear的无人机编队对地作战可视化系统研发[D]. 施雯.沈阳航空航天大学 2016
[2]基于FlightGear的低空风切变飞行模拟研究[D]. 陈琦.中国民航大学 2014
[3]低空风切变下大型飞机建模、危险探测与控制律研究[D]. 张冉.上海交通大学 2012
[4]降水和雷暴条件下直升机稳定性定性分析研究[D]. 彭笑非.中国民用航空飞行学院 2011
[5]大气风场模型研究及应用[D]. 王文龙.国防科学技术大学 2009
[6]风切变和大气紊流模型在飞行仿真中的应用研究[D]. 於秋枫.中国民用航空飞行学院 2009
本文编号：3242682
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
民航发展的预估如此严峻的市场形势对飞机的安全性以及乘客的舒适性提出了更高的要
图 1-2 商用飞行模拟器结构示意图行模拟器是在航空行业中广泛使用的基础设备，本文主要研究分器。训练型飞行模拟器可以进行操作演练，训练飞行人员，使其技术以及复杂设备使用方法。根据中国民航总局指定的 CCAR6备的鉴定和使用规则》[5]，训练型飞行模拟器的驾驶舱一般构型、设备操作、运动系统、视景系统、声音系统都应满足一般要求飞行模拟器研究现状 国外研究现状行模拟器诞生于上个世纪初期，并随着电子技术、计算机技术、发展而不断改进。飞行模拟器的早期雏形是一些飞行训练设备，研制可以追溯到 1929 年林克发明的第一台飞行模拟器[6]，如图 1器虽然结构较为简单，但其完成了能够在地面上对飞行员进行训，英国皇家空军使用了著名的 AVRO504 型模拟器作为基本模拟期的飞行模拟器主要是机械装置辅以电子模拟技术作为计算部分
图 1-3 Link 训练器 图 1-4 C11 模拟器到了 20 世纪 60 年代中期晶体管的出现，微电子技术和计算机技术飞速，数字技术开始应用到飞行模拟器领域。随着处理器速度的持续提升，模已经能够满足以 15Hz 的频率解算飞机动力学中的非线性运动方程。运动、视景系统也得到了提升。到 20 世纪 80 年代后期，标准桌面计算机的性了极大地提升，在飞行仿真领域，模型计算可以按照 60Hz 的频率在单核器上运行，液压设备也开始用于运动平台，截至目前，由微处理器控制的执行机构可以实现运动系统的平滑运动[7]，典型的模拟器如图 1-5~1-6。图 1-5 CAE 公司全任务飞行模拟器 图 1-6 TL39 飞行模拟器鉴于飞行模拟器研发设计过程中的极高的技术综合程度，大批的国外院
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FlightGear的三维可视化飞行控制仿真实验平台的设计[J]. 杨姗姗,王彪. 实验室研究与探索. 2017(07)
[2]民机空气动力设计先进技术[J]. 朱自强. 物理. 2016(10)
[3]大气紊流建模与仿真[J]. 王化东. 飞行力学. 2014(01)
[4]Qt框架中信号和槽机制的研究[J]. 龚凌璞. 计算机光盘软件与应用. 2013(11)
[5]基于线性迭加法的大气紊流数值仿真[J]. 白晓瑞,刘芳. 计算机仿真. 2012(11)
[6]Von Karman模型三维大气紊流仿真理论与方法[J]. 高静,洪冠新,梁灶清. 北京航空航天大学学报. 2012(06)
[7]基于FlightGear飞行仿真软件数据的采集与处理[J]. 王立波,张复春,高文琦,易龙龙. 电子设计工程. 2011(24)
[8]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华. 力学进展. 2011(05)
[9]Generation of spatial atmospheric turbulence field in aircraft motion simulation based on refined similarity hypothesis[J]. GUO Hao,CHEN JingJing,QU QiuLin & LIU PeiQing Institute of Fluid Mechanics,Beihang University,and Key Laboratory of Fluid Mechanics (Beihang University) of Ministry of Education,Beijing 100191,China. Science China Technological Sciences. 2011(01)
[10]基于UDP协议的Socket网络编程[J]. 周丽娟. 电脑知识与技术. 2008(34)
博士论文
[1]飞行模拟器飞行仿真系统建模与软件实现[D]. 张镭.哈尔滨工业大学 2009
[2]复杂大气扰动下大型飞机飞行实时仿真建模研究[D]. 高振兴.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]基于FlightGear的无人机编队对地作战可视化系统研发[D]. 施雯.沈阳航空航天大学 2016
[2]基于FlightGear的低空风切变飞行模拟研究[D]. 陈琦.中国民航大学 2014
[3]低空风切变下大型飞机建模、危险探测与控制律研究[D]. 张冉.上海交通大学 2012
[4]降水和雷暴条件下直升机稳定性定性分析研究[D]. 彭笑非.中国民用航空飞行学院 2011
[5]大气风场模型研究及应用[D]. 王文龙.国防科学技术大学 2009
[6]风切变和大气紊流模型在飞行仿真中的应用研究[D]. 於秋枫.中国民用航空飞行学院 2009
本文编号：3242682
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