Аэродинамические силы и моменты

Расчет аэродинамических сил и моментов с использованием аэродинамических коэффициентов, динамического давления, центра тяжести, центра давления и скорости

развернуть все на странице

Библиотека:
Аэрокосмический блок/Аэродинамика

Описание

Блок «Аэродинамические силы и моменты» вычисляет аэродинамические силы и моменты относительно центра тяжести.

Метки портов блоков «Аэродинамические силы» и «Моменты» изменяются в зависимости от системы координат, выбранной из списка «Входные оси», «Оси силы» и «Оси момента».

Ограничения

Состояние по умолчанию блока скрывает входной порт Vb и предполагает, что преобразование является «тело-тело».
Предполагается, что центр тяжести и центр давления находятся в осях тела.
Хотя этот блок имеет возможность выводить силы и/или моменты в осях устойчивости, блоки в библиотеке уравнений движения в настоящее время предназначены для принятия сил и моментов только в осях тела или ветра.

Порты

Вход

развернуть все

`Port_1` - Аэродинамические коэффициенты
шестиэлементный вектор

Аэродинамические коэффициенты (в выбранных входных осях) для сил и моментов, заданные как вектор. Эти коэффициенты упорядочиваются в вектор в зависимости от выбора осей:

Входные оси	Входной вектор
Тело	(осевая сила Cx, боковая сила Cy, нормальная сила Cz, момент качения Cl, момент качения Cm, момент рыскания Cn)
Стабильность	(сила торможения CD _{(β =} 0), боковая сила Cy, сила подъема CL, момент качения Cl, момент качения Cm, момент рыскания Cn)
Ветер	(сила торможения CD, сила перекрестного ветра Cc, сила подъема CL, момент качения Cl, момент качения Cm, момент рыскания Cn)

Типы данных: double

`Port_2` - Динамическое давление
скалярный | трехэлементный вектор

Динамическое давление, указанное как массив 1 на 3.

Типы данных: double

`Port_3` - Центр тяжести
трехэлементный вектор

Центр тяжести, заданный как вектор 1 на 3.

Типы данных: double

`Port_4` - Центр давления
трехэлементный вектор

Центр давления, заданный как вектор 1 на 3. Это также может быть принято как любая общая точка отсчета момента, если остальная часть модели отражает использование точки отсчета момента.

Типы данных: double

`Port_5` - Скорость в осях корпуса
трехэлементный вектор

Скорость в осях корпуса. задается как вектор 1 на 3.

Зависимости

Этот порт активируется, если для параметра Input axes установлено значение Wind или Stability.

Типы данных: double

Продукция

развернуть все

`Port_1` - Аэродинамические силы
трехэлементный вектор

Аэродинамические силы (в выбранных выходных осях), возвращаемые как трёхэлементный вектор, в центре тяжести по осям x -, y - и z.

Типы данных: double

`Port_2` - Аэродинамические моменты
трехэлементный вектор

Аэродинамические моменты (в выбранных выходных осях), возвращаемые в виде трёхэлементного вектора, в центре тяжести в осях x -, y - и z.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

`Input axes` - Система координат для входных коэффициентов
`Body` (по умолчанию) | `Stability` | `Wind`

Система координат для входных коэффициентов, указанная как Body (по умолчанию), Stability, или Wind.

Зависимости

Выбор Stability или Wind включает Port_5 входного порта.

Программное использование

Параметр блока: inputAxes

Текст: символьный вектор

Значения: 'Body' | 'Stability' | 'Wind'

По умолчанию: 'Body'

`Force axes` - Система координат аэродинамической силы
`Body` (по умолчанию) | `Stability` | `Wind`

Система координат аэродинамической силы, указанная как Body (по умолчанию), Stability, или Wind.

Зависимости

Выбор Stability или Wind включает Port_5 входного порта.

Программное использование

Параметр блока: outputForcesAxes

Текст: символьный вектор

Значения: 'Body' | 'Stability' | 'Wind'

По умолчанию: 'Body'

`Moment axes` - Система координат для аэродинамического момента
`Body` (по умолчанию) | `Stability` | `Wind`

Система координат для аэродинамического момента, указанная как Body (по умолчанию), Stability, или Wind.

Зависимости

Выбор Stability или Wind включает Port_5 входного порта.

Программное использование

Параметр блока: outputMomentAxes

Текст: символьный вектор

Значения: 'Body' | 'Stability' | 'Wind'

По умолчанию: 'Body'

`Reference area` - Опорная область
`1` (по умолчанию) | любое двойное значение

Опорная площадь для расчета аэродинамических сил и моментов, заданная как любое двойное значение.

Программное использование

Параметр блока: S

Текст: символьный вектор

Значения: любое двойное значение

По умолчанию: '1'

`Reference span` - Опорный диапазон
`1` (по умолчанию) | любое двойное значение

Опорный диапазон для расчета аэродинамических моментов по осям x и z, определяемый как любое двойное значение.

Программное использование

Параметр блока: b

Текст: символьный вектор

Значения: любое двойное значение

По умолчанию: '1'

`Reference length` - Опорная длина
`1` (по умолчанию) | любое двойное значение

Опорная длина для расчета аэродинамического момента в осях y, заданная как любое двойное значение.

Программное использование

Параметр блока: cbar

Текст: символьный вектор

Значения: любое двойное значение

По умолчанию: '1'

Примеры модели

HL-20 with Simulink® 3D Animation™ and Flight Instrumentation Blocks

HL-20 с Simulink® 3D Animation™ и блоками инструментовки полета

Несущее тело HL-20 и диспетчер НАСА смоделировали в Simulink®, Аэрокосмическом Blockset™ и программном обеспечении Simulink® 3D Animation™. Эта модель моделирует фазы захода на посадку и посадки с помощью контроллера автоматической посадки. Подсистема Визуализации использует определенные для самолета меры из Аэрокосмической библиотеки Инструментовки Полета Blockset™.

Открыть модель

Алгоритмы

Пусть α - угол атаки и β - боковая губа. Поворот от оси тела к оси устойчивости:

$_{} \begin{matrix} Cs←b=[cos (α & ) & 0sin \\ ( & α & ) \\ 010 - & \sin (α) \end{matrix}$ 0cos (α)]

может сочетаться с вращением от устойчивости к ветровым осям:

$_{} \begin{matrix} Cw←s=[cos (β & ) \sin & ( \\ β) 0 - & \sin (β & ) \end{matrix} cos$ (β) 0001]

для обеспечения полного вращения от оси тела к оси ветра:

$_{} \begin{matrix} Cw←b=[cos (α) \cos & (β) & sin (β) \sin (α \\ ) cos (β) - & \cos (α) & \sin (β) \cos \\ (β) - & sin (α) \end{matrix}$ sin (β) − sin (α) 0cos (α)]

Коэффициенты момента имеют одинаковую нотацию во всех системах. Коэффициенты силы приведены ниже. Обратите внимание на отсутствие специальных обозначений для силовых компонентов осей устойчивости. Однако оси устойчивости имеют два компонента, которые не изменяются по сравнению с другими осями.

$_{}^{} \begin{matrix} \end{matrix}_{} \begin{matrix} _{} \\ _{} \\ _{} \end{matrix}_{}_{}^{FAw≡[−D−C−L]=Cw←b⋅[XAYAZA]≡Cw←b⋅FAb}$

Компоненты/оси	x	y	z
Ветер	_CD	_Копия	_CL
Стабильность	—	_САЙ	_CL
Тело	_CX	_САЙ	_CZ (-_CN)

Учитывая эти определения, для учета стандартных определений D, C, Y (где Y = -C) и L, коэффициенты силы в осях ветра умножаются на отрицательный единичный диаг (-1, -1, -1). Коэффициенты сил в осях устойчивости умножаются на diag (-1, 1, -1). CN и CX являются соответственно нормальным и осевым коэффициентами силы ₍CN = _-CZ).

Ссылки

[1] Стивенс, Б. Л., и Ф. Л. Льюис, управление и моделирование летательных аппаратов, Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк, 1992

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Цифровые силы и моменты DATCOM | Динамическое давление | Оценка центра тяжести | Моменты о КР из-за сил

Документация

Аэродинамические силы и моменты

Описание

Ограничения

Порты

Вход

Port_1 - Аэродинамические коэффициенты шестиэлементный вектор

Port_2 - Динамическое давление скалярный | трехэлементный вектор

Port_3 - Центр тяжести трехэлементный вектор

Port_4 - Центр давления трехэлементный вектор

Port_5 - Скорость в осях корпуса трехэлементный вектор

Зависимости

Продукция

Port_1 - Аэродинамические силы трехэлементный вектор

Port_2 - Аэродинамические моменты трехэлементный вектор

Параметры

Input axes - Система координат для входных коэффициентов Body (по умолчанию) | Stability | Wind

Зависимости

Программное использование

Force axes - Система координат аэродинамической силы Body (по умолчанию) | Stability | Wind

Зависимости

Программное использование

Moment axes - Система координат для аэродинамического момента Body (по умолчанию) | Stability | Wind

Зависимости

Программное использование

Reference area - Опорная область 1 (по умолчанию) | любое двойное значение

Программное использование

Reference span - Опорный диапазон 1 (по умолчанию) | любое двойное значение

Программное использование

Reference length - Опорная длина 1 (по умолчанию) | любое двойное значение

Программное использование

Примеры модели

HL-20 с Simulink® 3D Animation™ и блоками инструментовки полета

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Темы

Документация по аэрокосмическим блокам

Поддержка

`Port_1` - Аэродинамические коэффициенты
шестиэлементный вектор

`Port_2` - Динамическое давление
скалярный | трехэлементный вектор

`Port_3` - Центр тяжести
трехэлементный вектор

`Port_4` - Центр давления
трехэлементный вектор

`Port_5` - Скорость в осях корпуса
трехэлементный вектор

`Port_1` - Аэродинамические силы
трехэлементный вектор

`Port_2` - Аэродинамические моменты
трехэлементный вектор

`Input axes` - Система координат для входных коэффициентов
`Body` (по умолчанию) | `Stability` | `Wind`

`Force axes` - Система координат аэродинамической силы
`Body` (по умолчанию) | `Stability` | `Wind`

`Moment axes` - Система координат для аэродинамического момента
`Body` (по умолчанию) | `Stability` | `Wind`

`Reference area` - Опорная область
`1` (по умолчанию) | любое двойное значение

`Reference span` - Опорный диапазон
`1` (по умолчанию) | любое двойное значение

`Reference length` - Опорная длина
`1` (по умолчанию) | любое двойное значение

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™