[发明专利]一种针对弹性飞机阵风响应的仿真分析方法和系统

说明书

本发明属于飞机仿真技术领域，具体为针对弹性飞机阵风响应的仿真分析方法和系统。本发明根据弹性飞机在阵风激励下的动力学及结构相应，首先根据飞行状态，对飞机六自由度系统、大气湍流、阵风激励以及气动力数据进行建模；其次，针对在静弹性条件下，对飞机机翼在气动力载荷下的变形，以及造成的迎角变化及其对气动力系数造成的影响进行分析，并对气动力系数进行修正，使之更加符合弹性飞机飞行的真实状态，最后，将以上各个模块连接成系统，实现对弹性飞机阵风激励下的相应的分析。该系统在某通用飞机和某民用大型客机的案例中取得了很好的效果。

技术领域

本发明属于飞机仿真技术领域，具体涉及弹性飞机阵风响应的仿真分析方法和系统。

背景技术

准确的飞机仿真模型对飞机控制系统的设计分析有着重要的作用。飞机实际在空中的运动 很复杂，不会像教科书上为了说明问题方便而简化的运动模式那么纯粹直接，会受到气流、速 度、温度、空气压缩性等多种因素的影响。仿真分析是无破坏性的、可以个性化控制的、能够 多次重复的、不受实际工作条件限制，可以实现的功能非常齐全的一种实验手段。利用仿真实 验，可以加深研究人员对实际系统的理解，快速找出研制过程中出现的问题的原因并提供解决 方法。

仿真工具

本课题在对飞机燃油系统分析计算的基础上，将采用MATLAB/SIMULINK软件进行建模仿 真。MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称，是一种用于算法开发、数据可视化、 数据分析及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。MATLAB作为三大数学软件之一，强 项就是其强大的矩阵计算及仿真能力。MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通 信、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析，以及计算生物学等众多应用领域。

MATLAB软件中集成的Simulink工具包极大地方便了系统的仿真建模过程，Simulink提供 了一种图形化的仿真界面，可以进行动态系统的建模、仿真以及综合性能分析，能够对线性和 非线性系统包括离散、连续和混合系统进行分析。SIMULINK提供了一个交互式图形环境， SIMULINK是一个进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。它可以处理的系统包括： 线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。Simulink的开 放性非常高，用户可以将系统的模型通过框图和连线的形式表示出来，和使用者有很高的交互 性，允许用户根据需要修改仿真模块的参数，而且在Simulink环境下可以直接使用MATLAB软 件中的各种分析工具，为仿真模型的性能分析带来方便。软件可以对模型仿真的结果进行分析， 并可以实时地显示在可视化窗口中。Simulink内含大量的模块库，使用户能够快速便捷地建 立动态的系统模型，只需要使用鼠标简单的拖放和添加模块间的连线，就能够建立基于实际系 统的非常复杂的仿真模型。一般的仿真模型要受到线性系统的限制，而使用Simulink工具包， 能够建立更加贴近实际系统的非线性模型。一个自定义模块库，并可针对特定应用加以扩展， 可应用于控制系统设计、信号处理和通信及图像处理等众多领域。在欧美国家，很多大公司将 产品投入实际使用之前都会进行仿真试验，他们主要使用的仿真软件就是SIMULINK。MATLAB 提供了自己的编译器，全面兼容C++及Fortran两大语言。因此MATLAB成为工程师、科研工 作者最好的语言、最好的工具。