NÁVRH NELINEÁRNÍHO MODELU LETADLA

Prezentace na téma: "NÁVRH NELINEÁRNÍHO MODELU LETADLA"— Transkript prezentace:

1 NÁVRH NELINEÁRNÍHO MODELU LETADLA
Model vytvořený pro řízení a simulace v Simulinku (MATLAB)

2 Základní pohybové rovnice
Silová rovnice (translační a rotační složka) F … vektor síly [N] h … hybnost [kg.m/s] m … hmotnost [kg] v … vektor lineární rychlost [m/s] Ω … vektor úhlové rychlost [°/s] Momentová rovnice (translační a rotační složka) M … vektor momentu [N.m] H … moment hybnosti [kg.m2/s] I … moment setrvačnosti [kg.m2]

3 DEFINICE POLOHOVÝCH ÚHLŮ A ÚHLŮ OFUKOVÁNÍ
Polohové (Eulerovy) úhly rotace kolem os z - kurzový úhel Ψ (yaw angle) y - podélný sklon θ (pitch angle) x - příčný náklon ϕ (bang/roll angle) vektor úhlových rychlostí vektor lineárních rychlostí celková rychlost Úhly ofukování úhel náběhu angle of attack úhel vybočení sideslip angle

4 Nelineární diferenciální tvar
Složkový tvar silové rovnice Gravitační síla Celkový tvar silové rovnice Momentová rovnice Složkový tvar Celkový tvar silové rovnice

5 Aerodynamické síly … dynamický tlak Aerodynamické síly
odpor vztlak bočná síla Aerodynamické momenty klonivý moment klopivý moment stáčivý moment … dynamický tlak S … plocha křídla b … rozpětí křídla … střední geometrická tětiva křídla CLalfa – přírůstek vztlaku s úhlem náběhu CLdeltaf - přírůstek vztlaku vlivem klapek CLdeltae - přírůstek vztlaku vlivem výškovky CLdalfa - přírůstek vztlaku vlivem rychlosti alfa CLq - přírůstek vztlaku vlivem rychlosti klopení CLM - přírůstek vztlaku vlivem momentu klopení

6 Bezrozměrné koeficienty a řídicí prvky letadla
Řízení letadla výchylka křidélek - δa (aileron) výchylka výškovky - δe (elevator) výchylka směrovky - δr (rudder) výchylka klapek a slotů - δf (flaps) δs (slots) Bezrozměrné koeficienty

7 aerodynamické koeficienty
Měření pomocí tenzometrických vah Model umístěn v aerodynamickém tunelu Nastavení manipulátoru simuluje změnu α a β Simulace výchylek řídicích ploch

8 aerodynamické koeficienty
Výpočetní metody CFD (Computational fluid dynamics) 3D výpočetní software pro numerické výpočty aerodynamických vlastností letounu Panelové metody Potenciální prodění

9 aerodynamické koeficienty
Letové měření Identifikace letových parametrů na reálném objektu Různé metody identifikace Metoda nejmenších čtverců metody s využitím apriorní informace Rekurzivní metody ================================================= Aircraft parameter identification Parameter Th s(Th) |to| C_x e e C_xbeta e e C_xp e e C_xr e e C_xd_ail e e C_xd_rud e e s = gama e-004 R^2, %

10 REALIZACE VÝPOČTU AERODYNAMICKÝCH ROVNIC 1/3
Rychlost letu Úhel náběhu Úhel vybočení Machovo číslo Dynamický tlak REALIZACE VÝPOČTU AERODYNAMICKÝCH ROVNIC 1/3

11 REALIZACE VÝPOČTU AERODYNAMICKÝCH ROVNIC 2/3
Vztlakový součinitel Odporový součinitel Boční součinitel Klopivý součinitel Klonivý součinitel Zatácivý součinitel REALIZACE VÝPOČTU AERODYNAMICKÝCH ROVNIC 2/3

12 REALIZACE VÝPOČTU AERODYNAMICKÝCH ROVNIC 3/3
Aerodynamické síly: Aerodynamické momenty: REALIZACE VÝPOČTU AERODYNAMICKÝCH ROVNIC 3/3

13

14 Celková síla: Celkový moment:

15 Rovnice Pohybu lineární rychlosti úhlové rychlosti quaterniony
eulerovy úhly transformace na letadl ovou soust avu výpočet pozice v zems ké souřa- dné soustavě Rovnice Pohybu

16

17

18 interpolace teploty, tlaku, hustoty a rychlosti zvuku podle výšky
Standardní atmosféra interpolace teploty, tlaku, hustoty a rychlosti zvuku podle výšky Geoid WGS-84 výpočet lokálního rádiu země

19

20 Nelineární model letadla Závěr
Co si zapamatovat postup odvození (základní rovnice, složkový tvar, aerodynamické síly a momenty) odvození polohových úhlů a úhlů ofukování linearizace aerodynamických koeficientů – aerodynamické derivace