Моделирование маневров и полетных заданий вертолета с учетом рельефа местности

• Автор: Сафонов, Анатолий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава. Моделирование динамики движения вертолета

1.1. Постановка задачи динамики движения вертолета

1.2. Взаимосвязь систем координат, используемых в динамике

полета

1.3. Динамические модели вертолета

1.3.1. Уравнения движения вертолета как твердого тела.

1.3.2. Уравнения движения вертолета как материальной точки

1.4. Располагаемые перегрузки основной показатель маневренности вертолета

1.5. Применение метода энергий для расчета располагаемых

перегрузок
1.6. Методика расчета маневров вертолета
Глава 2. Создание пространственных моделей рельефа
с использованием гсоинформационных технологий
2.1. Анализ состояния существующих гсоинформационных
систем
2.1.1. Модели и источники данных геоинформационных систем.
2.1.2. Структура геоинформационной системы Интеграция
2.2. Математическая основа электронных карт.
2.3. Изображение земной поверхности в цифровом виде.
2.3.1. Создание цифровой модели рельефа.
2.3.2. Использование цифровой модели рельефа
2.4. Создание модели рельефа с использованием средств
моделирования.
Глава 3. Проверка адекватности комплекса программ расчета
маневров вертолета
3.1. Верификация программ расчета маневров
для вертолета Ми
3.2. Верификация программ расчета маневров для вертолета
АНСАТ.
Моделирование полетных заданий вертолета с учетом рельефа местности.
Выбор траектории полета.
Алгоритм моделирования полетных заданий с учетом рельефа местности.
Моделирование полетных заданий на простой пилотаж.
Моделирование полетных заданий на сложный пилотаж.
Особенности моделирования полетных заданий на предельно малых высотах.
Решение прикладных задач с помощью программ расчета
маневров вертолета
Определение полетного веса по выходным параметрам
фигур пилотажа
Моделирование возможности выполнения полета вертолета АНСАТ с одним отказавшим двигателем при различных
условиях эксплуатации.
Заключение
Литература


Приведены особенности выполнения расчетов для моделирования полетов на предельно малой высоте. После окончательного расчета полученный массив данных о траектории движения и пространственных положениях вертолета передается в блок визуализации. Программа расчета может использоваться для решения и других прикладных задач. Рассмотрена методика определения полетного веса по выходным параметрам фигур пилотажа методом перебора вариантов. Предложена методика определения возможности выполнения однодвигательного полета вертолета АНСАТ при различных условиях эксплуатации. Заключение содержит выводы по работе. Динамика полета вертолета описывает законы движения ЛА в пространстве, дающая теоретические основы для обоснования управляющих воздействий на органы управления вертолета. Таким образом, динамика полета вертолета позволяет по известным силам и моментам от этих сил, действующих на вертолет, определить траекторию полета и положение вертолета в пространстве, или наоборот, зная траекторию (закон управления) определить силы и моменты, действующие на вертолет в полете. В динамике систем существуют понятия вектора состояния системы X, вектора управлений 0 и вектора возмущений IV. Составляющие вектора X называются фазовыми координатами [5,2]. Вектор состояния вертолета в соответствии с системой уравнений X - X (Ух, Уг, У7. Х = Ф(Х, 0у IV), (1. Ф фактически являются силы и моменты, действующие на вертолет, управляющие и возмущающие воздействия. Б механике правая часть системы уравнений всегда удовлетворяет условиям Коши и, следовательно, система (1. II' = fV(t), а вертолет-единственную траекторию. Произвольность выбора закона управления U(t) позволяет получать при одинаковых начальных условиях различные траектории движения вертолета. Система уравнений является нелинейной, поскольку содержит произведения фазовых координат, и их степени выше первой. Общие решения подобных систем отсутствуют. Частные решения можно получить, используя различные численные методы интегрирования. На основе системы типа (1. Определение стационарных состояний или установившихся режимов полета - необходимое условие управляемого полета. Ф(*0Д. IV0 = const - вектор возмущений, при наличии возмущений. Для решения уравнения (1. Как правило, задаются режим полета А'0 и возмущения JVQ. Управление О0 определяется как решение алгебраического уравнения (1. Вектор 0п - как решение (1. В противном случае балансировка невозможна. Балансировочные значения Х0, являются начальными условиями при решении других задачах динамики. Определение управляемых движений вертолета X(t) при действии заданных законов U(t) или W(t). При определении траекторий движения центра масс на основе модели вертолета как материальной точки вместо управления 0(/) задают управление непосредственно перегрузкой >? Аналогично исследуется движение вертолета под действием возмущений W(г), закон изменения, которых также задается. Действия возмущений не должны приводить к выходу вертолета на опасные режимы за время th, в течение которого не происходит вмешательства в управление. Управляемое движение вертолета исследуется на пилотажных стендах и летающих лабораториях. Здесь закон О(/) формируется непосредственно пилотом в зависимости от цели управления. Уравнение (1. X = Ф(Х(0,0(tW(/)) и интегрируется в реальном масштабе времени. Определение управления 0(0 реализующего заданный вектор Х(0 в каждый момент времени или переводящего вертолет в заданное конечное состояние. При известных начальных условиях Х0,О0 задается вектор состояния вертолета Хп(г) как функция времени или конечное состояние вертолета. В первом случае присутствует программное движение, к которому следует отнести пилотируемый полет вертолета. В соответствии с целью управления пилот, используя источники внешней информации, формирует управление 0(1), необходимое для выполнения принятой программы движения вертолета. Одновременно устраняются рассогласования, возникающие между программным X п(/) и действительным X(t) движениями. Программное движение для типовых режимов или типовых траекторий реализуется с помощью систем автоматического управления.