[发明专利]一种用于评估客机适航性的飞机数字虚拟飞行仿真计算系统有效

专利信息
申请号: 201810703286.8 申请日: 2018-06-30
公开(公告)号: CN109063256B 公开(公告)日: 2020-05-08
发明(设计)人: 王立新;陈俊平;杨坤 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F30/15
代理公司: 北京永创新实专利事务所 11121 代理人: 冀学军
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 评估 客机 适航性 飞机 数字 虚拟 飞行 仿真 计算 系统
【说明书】:

发明公开了一种用于评估客机适航性的飞机数字虚拟飞行仿真计算系统,该系统包括基于适航条款的考核任务数字化的子系统(100)、驾驶员模型的子系统(200)、飞机系统的子模型(300)及风扰动模型的子系统(400)。通过考核任务数字化的子系统(100)和驾驶员模型的子系统(200),实现适航条款所规定飞行任务的数字虚拟飞行仿真计算。本发明的飞机数字虚拟飞行仿真计算系统采用数字虚拟飞行方法,能够在客机概念设计阶段验证设计方案是否满足适航条例,评估各项设计指标是否满足适航条例的要求,并为总体设计提供优化参数。

技术领域

本发明涉及一种飞行仿真计算系统,更特别地说,是一种通过数字虚拟飞行仿真手段、在客机概念设计阶段中进行客机适航性评估的系统和方法。

背景技术

当设计一种新的飞机时,几乎总要遇到如何选择其总体形式的问题。这实际上就是飞机概念设计阶段的开始,完全用解析的方法来选择飞机的形式是不可能的。但是在已有的方案和准备采用方案的范围内,从评价准则和满足给定的设计要求及战术技术要求的观点来看,可以建立起一定形式的求解最优方案的方法。

仿真技术应用于国防、民用开辟了应用的新天地。它以风险小,效率高,不受气候条件和空间的限制,大大降低研制成本和验证周期而得到广泛应用。

民用客机在投入运营前需取得适航证,即客机的各项指标须满足适航要求。因此,在客机设计过程中必须遵循民用飞机适航条例的各项要求,才能在研制过程中节约成本,优化性能。目前国内采用的适航标准为《中国民用航空规程(CCAR-25-R4)》,2011年11月7日,有关“B分部飞行”部分中主要从飞机的飞行性能和操稳特性等方面对民用客机的性能指标进行了限制。

利用计算机及仿真软件(如Matlab R2012a-Simulink)仿真是一个重要的环节,不仅能够缩短工程研制周期,而且大大节约验证飞行成本。

发明内容

为了在客机概念设计阶段,评估各项设计指标是否满足适航标准的要求,本发明设计了一种用于评估客机适航性的飞机数字虚拟飞行仿真计算系统。飞机数字虚拟飞行仿真计算系统采用数字虚拟飞行方法及时验证设计方案是否满足适航条例,是一种既可行又经济的研究方法。

本发明的飞机数字虚拟飞行仿真计算系统,该系统包括基于适航条款的考核任务数字化的子系统(100)、驾驶员模型的子系统(200)、飞机系统的子模型(300)及风扰动模型的子系统(400);所述驾驶员模型子系统(200)包括纵向驾驶员模型单元(201)和横航向驾驶员模型单元(202),所述飞机系统子模型(300)包括飞控系统模型单元(301)、飞机飞行动力学模型单元(302)和起落架模型单元(303)。

所述飞机数字虚拟飞行仿真计算系统仿真流程为:

(A)选择考核任务,初始化飞机高度、速度、航迹倾角、油门位置、重量、重心位置等信息;根据考核任务选择飞机构型(起飞、着陆、巡航),初始化机场高度、跑道道面情况等信息,确定风扰具体数值,确定驾驶员操纵策略;

(B)驾驶员模型子系统(200)根据当前飞机飞行动力学模型单元(302)输入的飞机高度、速度、航迹角、姿态角及气动角等信息和基于适航条款的考核任务数字化子系统(100)输入的驾驶员操纵策略信息计算输出驾驶员对各个舵面及油门的操纵量信息;

(C)飞控系统模型单元(301)根据当前飞机飞行动力学模型单元(302)输入的飞机部分飞行状态信息和驾驶员模型子系统(200)输入的驾驶员对各个舵面及油门操纵量信息计算输出各个舵面的偏度及油门位置信息。起落架模型单元(303)根据当前飞机飞行动力学模型单元(302)输入的部分飞机飞行状态信息计算输出起落架作用于机体的力及力矩信息;

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