Документация

Введение

В данном тематическом исследовании описывается модель Урайта Флаера 1903 года. Построенный Орвиллом и Уилбуром Райтом, «Райт Флайер» поднялся в небо в декабре 1903 года и открыл век управляемого полёта. Летающая машина братьев Райт достигла следующих целей:

Эта модель основана на более ранней модели [1], которая исследовала продольную устойчивость Wright Flyer и, следовательно, моделировала только движение вперед и по вертикали вместе с углом наклона. Райт Флайер столкнулся с многочисленными инженерными проблемами, включая динамическую и статическую нестабильность. С боков Flyer имел тенденцию опрокидываться в поперечных ветрах и порывах, а в продольном направлении его угол наклона волнообразно отклонялся [2].

В этих условиях модель воссоздает продольную динамику полёта, которую испытали бы пилоты «Райт Флайера». Поскольку они смогли контролировать боковое движение, Орвилл и Уилбур Райт смогли сохранить относительно прямую траекторию полёта.

Следует отметить, что при выполнении этой модели в окне команд MATLAB ® генерируются информационные сообщения, а в средстве просмотра диагностики - предупреждающие сообщения об утверждении. Это происходит потому, что модель иллюстрирует использование блока Assertion, чтобы показать, что листовка ударяется о землю при посадке.

Модель листовки Райта

Откройте модель Wright Flyer, введя aeroblk_wf_3dof в командной строке MATLAB.

Подсистема планера

Подсистема «Планер» моделирует динамику жесткого тела планера «Райт Флайер», включая угол атаки лифта, аэродинамические коэффициенты, силы и моменты, а также уравнения движения с тремя степенями свободы.

Подсистема планера состоит из следующих частей:

Подсистема окружающей среды

Первый и последний полёты «Райт Флайер» произошли 17 декабря 1903 года. Орвилл и Уилбур Райт выбрали район рядом с Китти Хок, Северная Каролина, расположенный недалеко от атлантического побережья. В тот день были зафиксированы порывы ветра более 25 миль в час. После последнего полёта в тот бурный декабрьский день порыв ветра поймал и опрокинул «Райт Флайер», повредив его без ремонта.

Подсистема Environment модели Wright Flyer содержит множество блоков из библиотеки Environment программного обеспечения Aerospace Blockset™, включая ветер, атмосферу и гравитацию, и вычисляет воздушную скорость и динамическое давление. Блок дискретной модели порыва ветра обеспечивает порывы ветра в моделируемую среду. Остальные блоки:

Пилотная подсистема

Подсистема Пилот управляет самолетом, реагируя как на угол тангажа (положение), так и на угол атаки. Если угол атаки отличается от заданного угла атаки более чем на один градус, подсистема «Пилот» реагирует коррекцией угла подъема (крена). Когда угловая скорость превышает +/- 0,02 рад/с, угловая скорость и угловое ускорение также учитываются с дополнительными коррекциями к углу подъема.

Время реакции пилотов во многом определило успех полетов [1]. Без автоматического контроллера время реакции 0,06 секунды является оптимальным для успешного полёта. Блок задержки пилот-сигнала (переменной задержки передачи) воссоздает этот эффект, создавая задержку не более 0,08 секунды.

Запуск моделирования

Значения по умолчанию для этого моделирования позволяют модели Wright Flyer успешно взлетать и приземляться. Время реакции пилота (wf_B3) установлено на 0,06 секунды, нужный угол атаки (wf_alphaa) является постоянной, а достигаемая высота низкой. Модель Wright Flyer реагирует аналогично фактической модели Wright Flyer. Он покидает землю, движется вперед и приземляется на такую же высоту, как та, с которой начинался. Эта модель демонстрирует продольную волнистость в положении исходного самолета.

Пилот с быстрым временем реакции и идеальными условиями полета позволяет успешно летать на Wright Flyer. Модель Райта Флайера подтверждает, что контроль его продольного движения был серьезной проблемой. Самый длинный зарегистрированный полёт в тот день длился всего 59 секунд и преодолел 852 фута.

Ссылки