无尾式无人机飞行动力学分析及飞行仿真研究

论文题目: 无尾式无人机飞行动力学分析及飞行仿真研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 飞行器设计

作者: 刘泽坤

导师: 昂海松

关键词: 无人机,飞行动力学,运动方程,飞行仿真

文献来源: 南京航空航天大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文的研究目的是对无尾式无人机的飞行动力学特性进行分析研究,初步评价其操纵与稳定性能,从而为飞机的设计与研制提供一定的参考。文章主要运用了基本运动方程线化进行基本模态计算分析和建立全量方程进行三维虚拟飞行仿真研究两种方法来定量与定性的分析与评估无尾式无人机的飞行动力学特性。主要研究内容如下: 1、运用了计算机辅助设计方法建立无人机三维外形,并运用商业气动数值分析软件计算了其气动性能。 2、通过对无人机基本运动方程的线化,建立其状态方程,运用 MATLAB 控制分析软件分析计算纵向基本模态的操纵响应,并进行了纵向增稳控制设计。 3、运用 DirectX、面向对象编程与数据库等技术,实现了基于 PC 机的三维虚拟飞行仿真系统,通过人机交互飞行,可以比较直观地显示无人机的姿态与轨迹随操纵输入变化而变化,同时也可记录分析仿真飞行数据,从而对无尾式无人机的稳定性与操纵性能进行定性与定量的分析评估。

论文目录:

第一章绪论

1.1 课题背景

1.2 无尾布局飞机气动特性

1.3 课题相关研究领域

1.3.1 计算机辅助三维建模

1.3.2 应用计算空气动力学

1.3.3 实时飞行仿真系统研究开发

1.4 论文主要研究内容与方法

第二章无人机三维表面模型建立及气动特性计算

2.1 无人机的气动外形

2.2 无人机三维外形模型建立

2.2.1 无人机三维外形模型建立原理方法

2.2.2 无人机三维外形建立

2.3 无人机气动特性计算

2.3.1 MGAERO 的结构

2.3.2 无人机气动特性计算

2.4 本章小结

第三章无人机飞行动力学分析

3.1 引言

3.2 飞行器的运动方程

3.2.1 运动变量及坐标系

3.2.2 质心移动的动力学方程和运动学方程

3.2.3 绕质心转动的动力学和运动学方程

3.3 运动方程的线化

3.3.1 力和力矩偏量

3.3.2 纵向小扰动方程组

3.4 纵向稳定性和操纵性分析

3.5 无人机纵向稳定控制初步设计

3.6 本章小结

第四章无人机仿真模型建立及仿真算法设计

4.1 引言

4.2 无人机弹射起飞阶段动力学模型

4.3 用四元数表示的无人机飞行动力学方程

4.4 无人机动力装置模型

4.5 无人机气动力及力矩模型

4.6 风场景模型

4.6.1 平均风

4.6.2 大气紊流

4.7 飞行动力学方程的数值解法

4.7.1 Runge-Kutta 法

4.7.2 线性多步法

4.7.3 实时仿真算法

4.8 本章小结

第五章无人机飞行仿真研究

5.1 概述

5.2 仿真软件开发中涉及的技术简介

5.2.1 软件工程

5.2.2 面向对象编程

5.2.3 DirectX 技术

5.3 实时仿真系统开发

5.3.1 需求分析

5.3.2 概要设计

5.3.3 详细设计

5.3.4 Windows 操作系统下实时仿真软件的实现研究

5.3.5 用户界面设计

5.4 飞行仿真结果分析

5.5 本章小结

第六章结论与深化

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的相关论文

发布时间: 2005-07-08

参考文献

[1].无人机二三维协同飞行仿真关键技术研究[D]. 张元龙.南昌航空大学2017
[2].轻型固定翼飞机飞行仿真建模与系统开发[D]. 郭大鹏.沈阳航空航天大学2018
[3].终端区飞行仿真研究[D]. 傅江川.中国民航大学2009
[4].几种典型机动动作的自动飞行仿真研究[D]. 王嘉.西北工业大学2007
[5].飞行仿真导航系统的研究与实现[D]. 刘一凡.吉林大学2013
[6].基于飞行仿真的低空突防试飞技术研究[D]. 李新建.西安电子科技大学2014
[7].基于多体动力学的火箭飞行仿真研究[D]. 吕明亮.北京交通大学2013
[8].三轴飞行仿真平台控制系统的设计与研究[D]. 孙克诚.南昌航空大学2016
[9].无人机飞行仿真转台控制系统研究[D]. 乔敏娟.长春理工大学2014
[10].微小型无人直升机三轴飞行仿真转台设计研究[D]. 宋浩.浙江大学2006

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