无尾式无人机飞行动力学分析及飞行仿真研究

发布时间：2017-05-15 20:21

  本文关键词：无尾式无人机飞行动力学分析及飞行仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文的研究目的是对无尾式无人机的飞行动力学特性进行分析研究,初步评价其操纵与稳定性能,从而为飞机的设计与研制提供一定的参考。文章主要运用了基本运动方程线化进行基本模态计算分析和建立全量方程进行三维虚拟飞行仿真研究两种方法来定量与定性的分析与评估无尾式无人机的飞行动力学特性。主要研究内容如下: 1、 运用了计算机辅助设计方法建立无人机三维外形,并运用商业气动数值分析软件计算了其气动性能。 2、 通过对无人机基本运动方程的线化,建立其状态方程,运用 MATLAB 控制分析软件分析计算纵向基本模态的操纵响应,并进行了纵向增稳控制设计。 3、 运用 DirectX、面向对象编程与数据库等技术,实现了基于 PC 机的三维虚拟飞行仿真系统,通过人机交互飞行,可以比较直观地显示无人机的姿态与轨迹随操纵输入变化而变化,同时也可记录分析仿真飞行数据,从而对无尾式无人机的稳定性与操纵性能进行定性与定量的分析评估。
【关键词】：无人机 飞行动力学 运动方程 飞行仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V212
【目录】：

• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题背景8
• 1.2 无尾布局飞机气动特性8-10
• 1.3 课题相关研究领域10-12
• 1.3.1 计算机辅助三维建模10
• 1.3.2 应用计算空气动力学10-11
• 1.3.3 实时飞行仿真系统研究开发11-12
• 1.4 论文主要研究内容与方法12-13
• 第二章 无人机三维表面模型建立及气动特性计算13-25
• 2.1 无人机的气动外形13
• 2.2 无人机三维外形模型建立13-18
• 2.2.1 无人机三维外形模型建立原理方法13-17
• 2.2.2 无人机三维外形建立17-18
• 2.3 无人机气动特性计算18-24
• 2.3.1 MGAERO 的结构19-20
• 2.3.2 无人机气动特性计算20-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 无人机飞行动力学分析25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 飞行器的运动方程25-30
• 3.2.1 运动变量及坐标系25-27
• 3.2.2 质心移动的动力学方程和运动学方程27-29
• 3.2.3 绕质心转动的动力学和运动学方程29-30
• 3.3 运动方程的线化30-31
• 3.3.1 力和力矩偏量30-31
• 3.3.2 纵向小扰动方程组31
• 3.4 纵向稳定性和操纵性分析31-34
• 3.5 无人机纵向稳定控制初步设计34-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第四章 无人机仿真模型建立及仿真算法设计38-50
• 4.1 引言38-39
• 4.2 无人机弹射起飞阶段动力学模型39
• 4.3 用四元数表示的无人机飞行动力学方程39-42
• 4.4 无人机动力装置模型42
• 4.5 无人机气动力及力矩模型42-43
• 4.6 风场景模型43-46
• 4.6.1 平均风43
• 4.6.2 大气紊流43-46
• 4.7 飞行动力学方程的数值解法46-49
• 4.7.1 Runge-Kutta 法46
• 4.7.2 线性多步法46-47
• 4.7.3 实时仿真算法47-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第五章 无人机飞行仿真研究50-60
• 5.1 概述50
• 5.2 仿真软件开发中涉及的技术简介50-53
• 5.2.1 软件工程50
• 5.2.2 面向对象编程50-51
• 5.2.3 DirectX 技术51-53
• 5.3 实时仿真系统开发53-58
• 5.3.1 需求分析53-54
• 5.3.2 概要设计54
• 5.3.3 详细设计54-55
• 5.3.4 Windows 操作系统下实时仿真软件的实现研究55-57
• 5.3.5 用户界面设计57-58
• 5.4 飞行仿真结果分析58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 结论与深化60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间发表的相关论文64

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本文编号：368783