无人直升机舰面起降仿真技术研究

摘要

本文针对无人直升机着舰仿真和模拟训练技术开展了深入研究。首先提出一个开展无人直升机舰面起降模拟仿真研究的系统方案,分别建立了直升机和舰船数学仿真模型、飞控系统数学仿真模型、舰船甲板流场模型等,编制了视景显示模块和操纵杆等接口和驱动软件,对起降过程中的机舰配合问题开展了初步的研究。
　　 无人直升机数学模型中,采用了成熟的准定常升力线理论来计算旋翼的气动载荷,基于Peters-He六状态广义动态入流理论构建了诱导速度模型,考虑了旋翼对机身其他部件和尾桨的气动干扰；在CSGE模块中构造了飞行控制系统的系统结构,模拟了传感器和执行机构的电气和运动学特性；以1:100的登陆舰缩比模型为原件开展舰面流场风洞吹风试验,结合CFD理论计算结果来构建甲板流场模型。采用游戏杆来作为系统的外部操纵输入设备,并在Linux系统框架下进行游戏杆接口程序的开发。结合专业视景建模软件Creator和驱动软件Vega Prime来构筑模拟视景。采用UDP网络通讯方式进行各模块间通讯程序的开发,集成为一套完整的无人直升机舰面起降模拟训练系统。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景

1.3 本文研究的内容

1.3.1 模拟训练系统的工作原理

1.3.2 系统的组成

1.3.3 工作内容

第二章 直升机数学仿真模型

2.1 直升机仿真建模技术概述

2.1.1 直升机数学模型的组成

2.1.2 建模软件简介

2.2 无人直升机模型的建立

2.2.1 建模的一般步骤

2.2.2 直升机多体动力学建模

2.2.3 发动机模型

2.2.4 直升机飞行控制模型

2.3 模型结果的验证

2.3.1 配平计算

2.3.2 线化小扰动计算

2.3.3 操纵响应计算与分析

2.4 模型解算与代码生成

第三章 视景系统

3.1 视景系统概述

3.1.1 视景系统的功能与组成

3.1.2 视景系统的主要性能要求

3.2 开发软件介绍

3.2.1 MultiGen Creator简介

3.2.2 Vega Prime--实时视景驱动软件

3.3 视景实时仿真程序的开发过程

3.3.1 三维实体建模

3.3.2 视景实时仿真程序开发

第四章 舰艇流场和运动学建模

4.1 舰船空气尾流场

4.1.1 舰船空气尾流场的计算

4.1.2 舰模风洞试验

4.1.3 试验结果分析

4.2 基于试验和CFD方法的舰面甲板流场建模

4.3 舰艇运动学基本仿真模型

第五章 机舰配合仿真

5.1 直升机着舰/离舰方法概述

5.2 机舰配合计算方法研究

5.2.1 舰面起降包线

5.2.2 机舰配合地效模型

5.2.3 近舰配平计算

5.3 离舰/着舰过程仿真计算

5.4 本章小结

第六章 系统集成和仿真实现

6.1 网络通讯系统

6.2 外部操纵输入设备

6.2.1 概述

6.2.2 在Linux系统下接口程序开发

6.3 实时仿真程序

第七章 结束语

7.1 总结

7.2 本文主要特色与创新点

7.3 进一步的设想

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录1