Примечание
Итоговый раздел этого исследования требует программного обеспечения Simulink 3D Animation.
Это тематическое исследование описывает модель 1 903 Флаеров Райта. Созданный Орвиллем и Уилбуром Райтом, Флаер Райта взял к небесам в декабре 1903 и открыл возраст управляемого рейса. Аэроплан Братьев Райт достиг следующих целей:
Оторвавшийся от земли под его собственной степенью
Продвинутый и обеспеченный его скорость
Посаженный при вертикальном изменении не ниже, чем, где это запустилось
Эта модель основана на более ранней симуляции [1], который исследовал продольную устойчивость Флаера Мастера и поэтому смоделировал только прямое и вертикальное движение наряду с углом тангажа. Флаер Мастера перенесен от многочисленных технических проблем, включая динамическую и статическую нестабильность. Со стороны Флаер был склонен опрокидываться во встречных ветрах и порывах, и в длину, его угол тангажа будет волноваться [2].
При этих ограничениях модель воссоздает продольную динамику рейса, которую испытали бы пилоты Флаера Райта. Поскольку они смогли управлять боковым движением, Орвилль и Уилбур Райт смогли обеспечить относительно прямой угол тангажа.
Отметьте, запущение этой модели генерирует информационные сообщения в Командном окне MATLAB® и предупреждающие сообщения утверждения в Диагностическом Средстве просмотра. Это вызвано тем, что модель иллюстрирует использование блока Assertion, чтобы указать, что флаер ударяется о землю при приземлении.
Откройте модель Wright Flyer путем ввода aeroblk_wf_3dof в командной строке MATLAB.
Подсистема Корпуса симулирует динамику твердого тела корпуса Флаера Мастера, включая угол лифта нападения, аэродинамических коэффициентов, сил и моменты и три уравнения степеней свободы движения.
Подсистема Корпуса состоит из следующих частей:
Угол Лифта подсистемы Нападения вычисляет эффективный угол лифта для корпуса Флаера Мастера и кормит его выходом Экспериментальную подсистему.
Аэродинамическая Содействующая подсистема содержит аэродинамические данные и уравнения для вычисления аэродинамических коэффициентов, которые суммированы и переданы подсистеме Сил и Моментов. Сохраненный в наборах данных, аэродинамические коэффициенты определяются интерполяцией с помощью блоков Prelookup.
Аэродинамические силы и моменты, действуя на корпус сгенерированы от аэродинамических коэффициентов. Подсистема Сил и Моментов вычисляет массовые силы и моменты тела, действуя на корпус о центре тяжести. Эти силы и моменты зависят от аэродинамических коэффициентов, толкают, динамическое давление и ссылочные параметры корпуса.
Блок 3DOF (Body Axes) использует уравнения движения задать линейное и угловое движение корпуса Флаера Мастера. Это также выполняет преобразования из системы координат исходной модели и осей тела.
3DOF (оси тела) параметры блоков
Первые и итоговые рейсы Флаера Райта произошли 17 декабря 1903. Орвилль и Уилбур Райт выбрали область под Китти-Хоуком, Северная Каролина, расположенная около Атлантического побережья. Порывы ветра больше чем 25 миль в час были зарегистрированы в тот день. После итогового рейса в тот ветреный день в декабре, порыв ветра, отловленный и опрокинутый Флаер Райта, повреждая его вне восстановления.
Подсистема Среды модели Wright Flyer содержит множество блоков из подбиблиотеки Environment программного обеспечения Aerospace Blockset™, включая ветер, атмосферу и силу тяжести, и вычисляет скорость полета и динамическое давление. Блок Discrete Wind Gust Model предоставляет порывы ветра симулированной среде. Другие блоки
Блок Incidence & Airspeed вычисляет угол нападения и скорости полета.
Блок COESA Atmosphere Model вычисляет плотность воздуха.
Блок Dynamic Pressure вычисляет динамическое давление плотности воздуха и скорости.
Блок WGS84 Gravity Model производит силу тяжести в широте Летчика Мастера, долготе и высоте.
Экспериментальная подсистема управляет самолетом путем ответа на и угол тангажа (отношение) и на угол нападения. Если угол нападения отличается от угла набора нападения больше чем одной степени, Экспериментальная подсистема отвечает коррекцией лифта (утка) угол. Когда скорость вращения превышает +/- 0,02 рад/с, скорость вращения и угловое ускорение также учтены с дополнительными коррекциями к углу лифта.
Экспериментальное время реакции в основном определило успех рейсов [1]. Без автоматического контроллера время реакции 0,06 секунд оптимально для успешного рейса. Блок Delay of Pilot (Variable Transport Delay) воссоздает этот эффект путем создания задержки не больше, чем 0,08 секунд.
Значения по умолчанию для этой симуляции позволяют модели Wright Flyer взлетать и приземляться успешно. Экспериментальное время реакции (wf_B3) установлен в 0,06 секунды, желаемый угол нападения (wf_alphaa) является постоянным, и достигнутая высота является низкой. Модель Wright Flyer реагирует так же на фактический Флаер Мастера. Это отрывается от земли, продвигается и приземляется на точку настолько же высоко как это, с которого это начало. Эта модель показывает продольную волнистость в отношении исходного самолета.
Осциллограф отношения (Измеренный в радианах)
Пилот с быстрым временем реакции и идеальными условиями рейса позволяет доставить Флаер Мастера успешно. Модель Wright Flyer подтверждает, что управление ее продольным движением было серьезной проблемой. Самый долгий записанный полет в тот день продлился всего 59 секунд и покрыл 852 фута.
Примечание
Этот раздел требует Simulink 3D Animation.
Модель Wright Flyer также обеспечивает визуализацию виртуального мира, закодированную на Языке моделирования виртуальной реальности (VRML) [3]. Блок VR Sink (Simulink 3D Animation) в основной модели позволяет вам просматривать движение рейса в трех измерениях.
1 903 мира виртуальной реальности флаера мастера
[1] Hooven, Фредерик Дж., “Продольная Динамика Ранних Флаеров Братьев Райт: Исследование в Компьютерном моделировании Рейса”, от Летчика Мастера: Техническая Перспектива, редактор Ховард С. Волько, Нажатие Смитсоновского института, 1987.
[2] Culick, F. E. C. и Х. Р. Джекс, “Аэродинамика, Устойчивость и Управление 1 903 Флаеров Мастера”, от Летчика Мастера: Техническая Перспектива, редактор Ховард С. Волько, Нажатие Смитсоновского института, 1987.
[3] Таддеус Беир создал первоначальную модель Wright Flyer в формате Изобретателя, и Тимоти Рохэли преобразовал его в VRML.
