[发明专利]采用差动刹车控制飞机转弯过程的动态仿真方法

摘要

一种采用差动刹车控制飞机转弯过程的动态仿真方法，通过改变飞机的结构参数、初始转弯状态参数以及飞行员对刹车力矩和发动机推力的控制参数，利用Matlab仿真计算软件，在Simulink环境下计算飞机转弯过程中第个时刻飞机所转过的角度，以及每个时刻转弯的角速度、转弯半径、转弯线速度，以及前轮和主轮所受到的地面的侧向力，根据跑道的情况，用机轮与跑道的峰值摩擦系数对机轮受到的侧向力进行校核。本发明能够用于对飞机的差动刹车进行转弯控制的能力进行设计，运用仿真工具对各个环节进行优化设计，准确预测飞机在只能通过差动刹车控制飞机转弯情况下的地面机动能力。

主权项

1.一种采用差动刹车控制飞机转弯过程的动态仿真方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，建立飞机的运动及动力学方程：所述飞机的运动及动力学方程指飞机在低速滑行时实现稳定转弯的运动及动力学方程，包括飞机自转力矩平衡方程、飞机绕瞬时转动中心A的转弯力矩方程、飞机绕瞬时转动中心A转弯的离心力方程、以前起落架立支柱C为基点的前轮偏转力矩方程、前起落架立支柱C点的加速度求解方程、飞机重心O₁的夹角β的求解方程、转弯半径r的变化速度的求解方程、飞机转弯过程中的角速度求解方程、前机轮垂直载荷分配方程、转弯内侧刹车主机轮垂直载荷求解方程、转弯外侧松刹车主机轮垂直载荷求解方程和转弯内侧刹车机轮的刹车力矩方程；步骤2，建立飞机转弯动态过程的求解模型：根据步骤1所建立的飞机转弯过程的运动及动力学方程，利用Matlab仿真计算软件，在Simulink环境下，以飞机自转仿真模块、前轮偏转方程仿真模块、转弯力矩方程仿真模块和离心力方程仿真模块为主线，分块理清步骤1所涉及各方程中输入变量和输出变量之间的关系；由输入仿真模块导入控制参数，通过显示器仿真模块将各输出变量的单位转化、并记录所述转弯过程的动态控制参数；步骤3，转弯过程动态仿真的初始化：设：以开始转弯时飞机重心的线速度为V_i，前机轮相对机身中心线的初始偏转角速度前机轮相对机身中心线的初始偏转角度α₀＝0.01rad；所述V_i为飞机重心的线速度V的初始值；所述为前机轮相对机身中心线的偏转角速度的初始值；通过公式(6b)和(6a)分别得到飞机重心O₁和转动中心之间的连线与主机轮轴线的夹角β的初始值β₀和飞机重心O₁绕瞬时转动中心A转弯半径r的初始值r₀：由公式(6c)得到所述飞机重心的夹角β的变化速度的初始值由公式(8)得到飞机自转的角加速度的初始值由公式(6c)得到所述飞机重心的夹角β的变化速度的初始值将得到的夹角β的初始值β₀、飞机重心O₁绕瞬时转动中心A转弯半径r的初始值r₀、飞机自转的角加速度的初始值和飞机重心的夹角β的变化速度的初始值地面作用在前机轮上的垂直载荷R_n、各种已知的飞机结构参数、转弯条件状态参数以及飞行员操控的刹车力矩和发动机推力参数值全部代入步骤2所建立的飞机转弯动态过程的求解模型；步骤4，建立飞机转弯的动态过程参数曲线：利用Matlab仿真计算软件，在Simulink环境下，根据步骤2所建立的飞机转弯过程的求解模型进行仿真计算即能够得到飞机转弯的动态过程参数曲线。