Fixed-Wing Point Mass

Интегрирование уравнений масс точек четвертого или шестого порядка движения в скоординированном рейсе

Библиотека:
Аэрокосмический Уравнения Движения/Точечная Масса

Описание

Блок Fixed-Wing Point Mass интегрирует уравнения масс точек четвертого или шестого порядка движения в скоординированном рейсе.

Ограничения

Плоская система координат Земли считается инерционной, приближением, которое позволяет пренебрегать силами, обусловленными движением Земли относительно «неподвижных звёзд».
Блок принимает, что существует полностью скоординированный рейс, то есть боковая сила (ветряные оси) отсутствует, а боковая кромка всегда равна нулю.

Порты

Вход

расширить все

`Lift` - Лифт
скаляр

Лифт, заданный как скаляр в единицах силы.

Типы данных: double

`Drag` - Перетащите мышью
скаляр

Перетащите мышью, заданный как скаляр в единицах силы.

Типы данных: double

`Weight` - Вес
скаляр

Вес, заданный как скаляр в единицах силы.

Типы данных: double

`Thrust` - Тяга
скаляр

Тяга, заданная в виде скаляра в единицах силы.

Типы данных: double

`_ɣa` - Угол угла тангажа относительно воздушной массы
скаляр

Угол угла тангажа относительно воздушной массы, заданный в виде скаляра в радианах.

Типы данных: double

`μ` - Угол наклона
скаляр

Угол крена, заданная в виде скаляра в радианах.

Типы данных: double

`ɑ` - Угол атаки
скаляр

Угол атаки, заданный в виде скаляра в радианах.

Типы данных: double

`_Vwind` - Вектор ветра
трехэлементный вектор

Вектор ветра в направлении, в котором движется воздушная масса, заданный как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`V` - Воздушная скорость
скаляр

Воздушная скорость, возвращается в виде скаляра.

Типы данных: double

`G` - Проекция наземной скорости
скаляр

Скорость Земли над Землей (скорость движения над землей), возвращается как скаляр.

Типы данных: double

`_Va` - Вектор скорости относительно воздушной массы
трехэлементный вектор

Вектор скорости относительно воздушной массы, возвращенный как трехэлементный вектор.

Типы данных: double

`_Ve` - Вектор скорости относительно Земли с ориентацией [North East Down]
трехэлементный вектор

Вектор скорости относительно Земли с [North East Down] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation равным [North East Down].

Типы данных: double

`_VENU` - Вектор скорости относительно Земли
трехэлементный вектор

Вектор скорости относительно Земли с [East North Up] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation равным [East North Up].

Типы данных: double

`_Xe` - Вектор положения относительно Земли
трехэлементный вектор

Вектор положения относительно Земли с [North East Down] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation равным [North East Down].

Типы данных: double

`_XENU` - Вектор положения относительно Земли
трехэлементный вектор

Вектор положения относительно Земли с [East North Up] ориентация, возвращенная как трехэлементный вектор.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Reference frame orientation равным [East North Up].

Типы данных: double

`_γa` - Угол угла тангажа относительно воздушной массы
скаляр

Угол угла тангажа относительно воздушной массы, возвращаемый в виде скаляра.

Типы данных: double

`γ` - Угол угла тангажа относительно Земли
скаляр

Угол угла тангажа относительно Земли, возвращаемый в виде скаляра.

Типы данных: double

`_χa` - Угол рыскания относительно массы воздуха
скаляр

Угол рыскания относительно воздушной массы, возвращаемый в виде скаляра.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Degrees of Freedom равным 6th Order (Coordinated Flight).

Типы данных: double

`χ` - Угол рыскания относительно Земли
скаляр

Угол рыскания относительно Земли, возвращаемый в виде скаляра.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Degrees of Freedom равным 6th Order (Coordinated Flight).

Типы данных: double

Параметры

расширить все

`Units` - Модули
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (velocity in ft/s)` | `English (velocity in kts)`

Вход и выходы модулей, указанные следующим образом:

Модули	Силы	Скорость	Положение	Масса
`Metric (MKS)`	ньютоны	метров в секунду	метры	килограммы
`English (velocity in ft/s)`	фунты	футов в секунду	ноги	слизняки
`English (velocity in kts)`	фунты	узлы	ноги	слизняки

Программное использование

Параметры блоков: units

Тип: Вектор символов

Значения: 'Metric (MKS)' | 'English (velocity in ft/s)' | 'English (velocity in kts)'

По умолчанию: 'Metric (MKS)'

`Reference frame orientation` - Опорные системы координат
`[North East Down]` (по умолчанию) | `[East North Up]`

Опорные системы координат для входных портов и выходных портов, заданные как [East North Up] или [North East Down].

Программное использование

Параметры блоков: frame

Тип: Вектор символов

Значения: '[East North Up]' | '[North East Down]'

По умолчанию: '[North East Down]'

`Degrees of freedom` - Степени свободы
`6th Order (Coordinated Flight)` (по умолчанию) | `4th Order (Longitudinal)`

Степени свободы, заданные как 4th Order (Longitudinal) или 6th Order (Coordinated Flight).

Программное использование

Параметры блоков: order

Тип: Вектор символов

Значения: '4th Order (Longitudinal)' | '6th Order (Coordinated Flight)'

По умолчанию: '6th Order (Coordinated Flight)'

`Initial crossrange` - Начальное положение пересечения Востока (Земли)
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальное положение Востока (Земли) в [North East Down] ориентация, заданная как скаляр.

Зависимости

Спецификация направления этого параметра зависит от Reference frame orientation и Degrees of Freedom настройки:

Начальный перекресток	Ориентация опорной системы координат	Степени свободы
Восток	[Северо-Восточный Даун]	6-й порядок (координируемый рейс)
Север	[Восточный Север Вверх]	6-й порядок (координируемый рейс)

Программное использование

Параметры блоков: east

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial downrange` - Начальный спад на Севере (Земля)
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальное Северное (Земное) понижение массы точки, заданное как скаляр.

Зависимости

Спецификация направления этого параметра зависит от Reference frame orientation и Degrees of Freedom настройки:

Начальное понижение частоты	Ориентация опорной системы координат	Степени свободы
Север	[Северо-Восточный Даун]	6-й порядок (координируемый рейс)
Север	[Северо-Восточный Даун]	4-й порядок (продольный)
Восток	[Восточный Север Вверх]	6-й порядок (координируемый рейс)
Восток	[Восточный Север Вверх]	4-й порядок (продольный)

Программное использование

Параметры блоков: north

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial altitude` - Начальная высота
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальная высота точечной массы, заданная как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: altitude

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial airspeed` - Начальная воздушная скорость
`50` (по умолчанию) | скаляром

Начальная воздушная скорость точечной массы, заданная как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: 'airspeed'

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '50'

`Initial flight path angle` - Начальный угол угла тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальный угол угла тангажа точечной массы, заданный как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: gamma

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '0'

`Initial heading angle` - Угол начального курса
`0` (по умолчанию) | скаляром

Начальный угол рыскания точечной массы, заданный как скаляр.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Degrees of Freedom равным 6th Order (Coordinated Flight).

Программное использование

Параметры блоков: chi

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '0'

`Mass` - Точечная масса
`10` (по умолчанию) | скаляром

Масса точечной массы, заданная как скаляр.

Программное использование

Параметры блоков: mass

Тип: Вектор символов

Значения: скаляр

По умолчанию: '10'

Алгоритмы

Интегрированные уравнения движения для точечной массы:

$\begin{array}{l} \dot{V} = (T \cos α - D - W \sin γ_{a i}) / m \\ {\dot{γ}}_{a} = ((L + T \sin α) \cos μ - W \cos γ_{a i}) / (m V) \\ {\dot{X}}_{e} = V_{a} + V_{w} \end{array}$

Уравнения 6-го порядка:

$\begin{array}{l} {\dot{X}}_{a} = ((L + T \sin α) \sin μ) / (m V \cos γ_{a}) \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{E a s t} = V \cos χ_{a} \cos γ_{a} \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{N o r t h} = V \sin χ_{a} \cos γ_{a} \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{U p} = V \sin γ_{a} \end{array}$

Уравнения 4-го порядка:

$\begin{array}{l} {\dot{χ}}_{a} = 0 \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{E a s t} = V \cos γ_{a} \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{N o r t h} = 0 \\ {{\dot{X}}_{a} |}_{U p} = V \sin γ_{a} \end{array}$

где:

m - Масса.
g - Ускорение свободного падения.
W - Вес (m * g).
L - Сила подъема.
D - Перетаскивание силы.
T - Сила тяги.
α - Угол атаки.
.r- Угол берега.
β _ai - Input port для угла угла тангажа.
V - Воздушная скорость, измеренная на самолете, относительно массы воздуха. Это также величина вектора _Va.
V w - Вектор устойчивого ветра.
Индекс a - Для переменных означает, что они относительно постоянно движущейся воздушной массы:
- γ a - Угол тангажа угол.
- χ a - Угол рыскания.
- X a - Положение [Восток, Север, Вверх].
Индекс e - Флэт-Ерс инерционная система координат, таким образом, что так <reservedrangesplaceholder3> <reservedrangesplaceholder2> положение на Земле после исправления <reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0> для движения массы воздуха.

Дополнительные выходы:

$\begin{array}{l} G = \sqrt{({V_{e} |}_{E a s t^{2}} + {V_{e} |}_{N o r t h^{2}})} \\ γ = \sin^{- 1} (\frac{{V_{e} |}_{U p}}{‖ \underline{V_{e}} ‖}) \\ χ = \tan^{- 1} (\frac{{V_{e} |}_{N o r t h}}{{V_{e} |}_{E a s t}}) \end{array}$

где:

Обратный тангенс с четырьмя квадрантами (atan2) вычисляет угол рыскания.
Грунтовая скорость, G, является скоростью над плоской Землей (2-D проекция).

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Введенный в R2021a

Документация

Fixed-Wing Point Mass

Описание

Ограничения

Порты

Вход

Lift - Лифт скаляр

Drag - Перетащите мышью скаляр

Weight - Вес скаляр

Thrust - Тяга скаляр

ɣa - Угол угла тангажа относительно воздушной массы скаляр

μ - Угол наклона скаляр

ɑ - Угол атаки скаляр

Vwind - Вектор ветра трехэлементный вектор

Выход

V - Воздушная скорость скаляр

G - Проекция наземной скорости скаляр

Va - Вектор скорости относительно воздушной массы трехэлементный вектор

Ve - Вектор скорости относительно Земли с ориентацией [North East Down] трехэлементный вектор

Зависимости

VENU - Вектор скорости относительно Земли трехэлементный вектор

Зависимости

Xe - Вектор положения относительно Земли трехэлементный вектор

Зависимости

XENU - Вектор положения относительно Земли трехэлементный вектор

Зависимости

γa - Угол угла тангажа относительно воздушной массы скаляр

γ - Угол угла тангажа относительно Земли скаляр

χa - Угол рыскания относительно массы воздуха скаляр

Зависимости

χ - Угол рыскания относительно Земли скаляр

Зависимости

Параметры

Units - Модули Metric (MKS) (по умолчанию) | English (velocity in ft/s) | English (velocity in kts)

Программное использование

Reference frame orientation - Опорные системы координат [North East Down] (по умолчанию) | [East North Up]

Программное использование

Degrees of freedom - Степени свободы 6th Order (Coordinated Flight) (по умолчанию) | 4th Order (Longitudinal)

Программное использование

Initial crossrange - Начальное положение пересечения Востока (Земли) 0 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Initial downrange - Начальный спад на Севере (Земля) 0 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Initial altitude - Начальная высота 0 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Initial airspeed - Начальная воздушная скорость 50 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Initial flight path angle - Начальный угол угла тангажа 0 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Initial heading angle - Угол начального курса 0 (по умолчанию) | скаляром

Зависимости

Программное использование

Mass - Точечная масса 10 (по умолчанию) | скаляром

Программное использование

Алгоритмы

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Aerospace Blockset

Поддержка

`Lift` - Лифт
скаляр

`Drag` - Перетащите мышью
скаляр

`Weight` - Вес
скаляр

`Thrust` - Тяга
скаляр

`_ɣa` - Угол угла тангажа относительно воздушной массы
скаляр

`μ` - Угол наклона
скаляр

`ɑ` - Угол атаки
скаляр

`_Vwind` - Вектор ветра
трехэлементный вектор

`V` - Воздушная скорость
скаляр

`G` - Проекция наземной скорости
скаляр

`_Va` - Вектор скорости относительно воздушной массы
трехэлементный вектор

`_Ve` - Вектор скорости относительно Земли с ориентацией [North East Down]
трехэлементный вектор

`_VENU` - Вектор скорости относительно Земли
трехэлементный вектор

`_Xe` - Вектор положения относительно Земли
трехэлементный вектор

`_XENU` - Вектор положения относительно Земли
трехэлементный вектор

`_γa` - Угол угла тангажа относительно воздушной массы
скаляр

`γ` - Угол угла тангажа относительно Земли
скаляр

`_χa` - Угол рыскания относительно массы воздуха
скаляр

`χ` - Угол рыскания относительно Земли
скаляр

`Units` - Модули
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (velocity in ft/s)` | `English (velocity in kts)`

`Reference frame orientation` - Опорные системы координат
`[North East Down]` (по умолчанию) | `[East North Up]`

`Degrees of freedom` - Степени свободы
`6th Order (Coordinated Flight)` (по умолчанию) | `4th Order (Longitudinal)`

`Initial crossrange` - Начальное положение пересечения Востока (Земли)
`0` (по умолчанию) | скаляром

`Initial downrange` - Начальный спад на Севере (Земля)
`0` (по умолчанию) | скаляром

`Initial altitude` - Начальная высота
`0` (по умолчанию) | скаляром

`Initial airspeed` - Начальная воздушная скорость
`50` (по умолчанию) | скаляром

`Initial flight path angle` - Начальный угол угла тангажа
`0` (по умолчанию) | скаляром

`Initial heading angle` - Угол начального курса
`0` (по умолчанию) | скаляром

`Mass` - Точечная масса
`10` (по умолчанию) | скаляром

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®