一种针对歼击机仿真动力学模型的建模方法研究

论文摘要

本文针对歼击机飞行特点提出了一整套应用于歼击机的飞行动力学模拟系统的建模方法,并首次提出了适用于飞行模拟系统飞行性能的调整方法。本文的研究在歼击机飞行模拟系统中有着重要的实际意义和广泛的应用前景。首先,本文对飞行动力学的基本理论知识进行了全面的阐述。并重点分析了插值算法、数值积分的欧拉法和四阶龙哥库塔法以及解算飞机姿态角时用到的四元数法等仿真模型中用到的数值解算方法。然后,根据歼击机动力学系统的功能特点,把动力学系统分成若干个相互关联的分系统并针对各系统功能建立相应的数学模型。其中包括气动力模型、重力模型、大气环境模型、动力模型、起落架模型以及运动方程的解算模型,并且完成了各模型的程序编写工作,而且通过了程序的调试。最后,分别针对歼击机飞行性能和起飞着陆性能进行了深入的分析,并推算出相应的性能计算公式。并根据性能的计算公式首次提出了改变飞行性能的调整方法。最后得出飞机的最大/最小平飞速度、下滑性能、续航性能、平飞加减速性能、正常盘旋性能以及起飞和着陆性能都可以分别进行调整。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 飞行模拟器简介
• 1.2.1 飞行模拟器简介
• 1.2.2 飞行动力学仿真系统简介
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 飞行仿真基本方程与解算方法
• 2.1 概述
• 2.2 坐标轴系
• 2.2.1 地面固定坐标系
• 2.2.2 铅垂地面固定坐标系
• 2.2.3 飞机牵连铅垂地面坐标系
• 2.2.4 机体坐标系
• 2.2.5 速度坐标系
• 2.3 运动参数和操纵极性
• 2.3.1 运动参数
• 2.3.2 操纵极性
• 2.4 坐标系之间的变换
• 2.4.1 铅垂地面坐标系与机体坐标系间的转换
• 2.4.2 速度坐标系与铅垂地面坐标系间的转换
• 2.4.3 速度坐标系与机体坐标系间的转换
• 2.5 飞机动力学方程
• 2.5.1 质心动力学方程
• 2.5.2 绕质心转动的动力学方程
• 2.6 飞机的运动学方程
• 2.6.1 质心的运动学方程
• 2.6.2 绕质心转动的运动学方程
• 2.7 飞行仿真数学模型中用到的常用解算方法
• 2.7.1 插值法
• 2.7.2 常微分方程的数值解法
• 2.7.3 飞机姿态角解算中的四元数法
• 2.8 本章小结
• 第三章 飞行动力学和运动学系统仿真建模
• 3.1 飞行动力学和运动学系统的功能及组成
• 3.2 气动建模
• 3.2.1 作用在飞机上的力和力矩
• 3.2.2 升力系数
• 3.2.3 阻力系数
• 3.2.4 侧力系数
• 3.2.5 俯仰力矩系数
• 3.2.6 滚转力矩系数
• 3.2.7 偏航力矩系数
• 3.3 重力系统建模
• 3.4 大气环境建模
• 3.4.1 静态大气模型
• 3.4.2 动态大气模型
• 3.5 动力系统建模
• 3.5.1 动力系统的组成与分类
• 3.5.2 发动机系统建模
• 3.6 起落架系统建模
• 3.6.1 起落架的结构
• 3.6.2 起落架的分类
• 3.6.3 模型的建立
• 3.7 运动方程建模
• 3.8 本章小结
• 第四章 歼击机空中飞机性能分析及其调整方法
• 4.1 概述
• 4.2 飞机质心的运动方程及过载分析
• 4.3 平飞性能
• 4.3.1 飞机定常平飞需用推力曲线
• 4.3.2 最大平飞速度
• 4.3.3 最大平飞速度的调整
• 4.3.4 最小平飞速度
• 4.3.5 最小平飞速度的调整
• 4.4 定常直线上升和下滑性能
• 4.4.1 上升角和最大上升角
• 4.4.2 上升率和最大上升率
• 4.4.3 静升限
• 4.4.4 上升时间
• 4.4.5 上升水平距离
• 4.4.6 下滑性能
• 4.4.7 下滑性能的调整
• 4.5 续航性能的计算和调整
• 4.5.1 续航性能的计算
• 4.5.2 续航性能的调整
• 4.6 平飞加减速性能的计算和调整
• 4.6.1 平飞加减速性能的计算
• 4.6.2 平飞加减速性能的调整
• 4.7 跃升性能
• 4.7.1 跃升高度
• 4.7.2 动升限
• 4.8 俯冲性能
• 4.8.1 进入俯冲段
• 4.8.2 俯冲直线段
• 4.8.3 改出俯冲段
• 4.9 正常盘旋性能
• 4.9.1 正常盘旋时飞机的运动方程
• 4.9.2 盘旋半径和盘旋周期
• 4.9.3 正常盘旋性能的调整
• 4.10 本章小结
• 第五章 歼击机起飞着陆性能分析及其调整方法
• 5.1 概述
• 5.2 飞机的起飞性能
• 5.2.1 地面滑跑距离和时间
• 5.2.2 离地速度
• 5.2.3 加速上升段距离和时间
• 5.2.4 起飞性能参数的调整
• 5.3 飞机的着陆性能
• 5.3.1 进场速度和接地速度
• 5.3.2 下滑减速段距离和时间
• 5.3.3 着陆滑跑距离和时间
• 5.3.4 着陆性能参数的调整
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文