Определение конструктивных параметров беспилотного летательного аппарата с изменяемой в полете структурой с использованием математического моделирования
Автор: Карташев Александр Леонидович, Пантилеев Андрей Сергеевич
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 2 т.16, 2016 года.
Бесплатный доступ
Проводится обзор существующих подходов для снижения дистанции пробега и горизонтальной скорости приземления беспилотного летательного аппарата. В настоящей работе исследуется динамика движения беспилотного летательного аппарата с постоянным углом стреловидности крыла. Для совершения маневра приземления используется балансирный способ управления. Такой способ управления осуществляется путем смещения части аппарата, именуемой грузом, относительно платформы, основной части аппарата. Для математического описания выбранного принципа управления используются уравнения динамики движения системы твердых тел. Математические модели коэффициентов аэродинамических сил апроксимируются тригонометрическими функциями, для их использования в широком диапазоне углов атаки. Реализация математической модели движения осуществляется средствами библиотеки SimMechanics программного комплекса Matlab/Simulink. На фоне общей динамики движения дополнительно рассматривается использование гоширования (перекоса) крыла для увеличения силы сопротивления с целью сокращения горизонтальной скорости приземления. Рассматриваются конструктивные решения привода гоширования, выделяются конструктивные параметры, влияющие на динамику движения беспилотного летательного аппарата в целом. Предлагается к рассмотрению следующая структура математической модели, состоящая из двух частей: общая динамика движения системы твердых тел и внутренняя динамика работы привода. Указанный подход позволяет оценить влияние на общую динамику движения беспилотного летательного аппарата с изменяемой в полете структурой внутренней динамики привода. В настоящей работе выполняется численное моделирование и обсуждаются полученные результаты, характеризующие работу привода. Исследуется кинематические параметры привода: угол поворота, скорость вращения и угловое ускорение, а также исходный задаваемый закон управления. Полученные результаты позволяют сделать вывод о целесообразности предлагаемого подхода.
Математическое моделирование, динамика движения, система твердых тел, изменяемая структура, гоширование, беспилотный летательный аппарат
Короткий адрес: https://sciup.org/147151717
IDR: 147151717 | DOI: 10.14529/engin160204
Список литературы Определение конструктивных параметров беспилотного летательного аппарата с изменяемой в полете структурой с использованием математического моделирования
- Висленёв, В.В. Теория авиации/В.В. Висленёв, Д.В. Кузьменко. -4-е изд., испр. -М.: Гос. воен. изд-во наркомата обороны Союза ССР, 1939. -384 с.
- Crowther, W.J. Perched landing and takeoff for fixed wing UAVs/W.J. Crowther//NATO AVT Symposium on Unmanned Vehicles for Aerial, Ground and Naval Military Operations 9-13 October 2000 in Ankara, Turkey.
- Wickenheiser, A.M. Dynamics and trajectory optimization of morfing aircraft in perching maneuvers. PhD dissertation/A.M. Wickenheiser. -Cornell University, 2008.
- Rick, E.C. Supermaneuverable Perching. PhD dissertation/E.C. Rick. -Massachusetts Institute of Technology, 2010.
- Sim, Alex G. Flight characteristics of a modified Schweizer SGS 1-36 Sailplane at low and very high angles of attack/Alex G. Sim. NASA TP-3022, H-1563, NAS 1.60:3022, July 1990, 91N10079.
- Лилиенталь, О. Полет птиц как основа искусства летать/О. Лилиенталь. -М.; Ижевск: Ин-т компьютер. исследований, 2002. -232 с.
- Пантилеев, А.С. Постановка задачи оптимального захода на посадку беспилотного летательного аппарата с изменяемой в полете структурой/А.С. Пантилеев//Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». -2010. -Вып. 12. -№ 22(198). -С. 43-46.
- Пантилеев, А.С. Численное и экспериментальное исследование движения БПЛА с изменяемой в полете структурой/А.С. Пантилеев//8-я международная конференция «Авиация и космонавтика»: тез. докл. -М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. -С. 24-25.
- Пантилеев, А.С. Реализация математической модели движения БПЛА с изменяемой в полете структурой в MATLAB/SIMULINK/SIMMECHANICS/А.С. Пантилеев//Ракетно-космическая техника: науч.-техн. сб. Сер. XIV. Расчет, экспериментальные исследования и проектирование. -2009. -Вып. 1(56). -С. 231-237.
- Пантилеев, А.С. Задачи исследования динамики движения БПЛА с изменяемой в полете структурой/А.С. Пантилеев//Динамика машин и рабочих процессов: сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф., 8-10 дек. 2009 г. -Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2009. -С. 138-140.
- Пантилеев, А.С. Задачи и математические модели движения беспилотного летательного аппарата с изменяемой в полете структурой/А.С. Пантилеев//Динамика машин и рабочих процессов: сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф., 10-12 апр. 2012 г. -Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2012. -С. 154-158.
- Integrated guidance and control of moving mass actuated kinetic warheads/P. Menon, G. Sweriduk, E. Ohlmeyer, D. Malyevac//J. Guid. Control Dyn., 2004. -27(1). -P. 118-127.
- Woolsey, C.A. Moving mass control for underwater vehicles/C.A. Woolsey, N.E. Leonard//Proceedings of the American control conference. -2002. -Р. 2824-2829.
- Haug, E.J. Computer aided kinematics and dynamics of mechanical systems/E.J. Haug//Allyn and bacon. -1989. -Vol. 1. Basic Methods.
- Schiehlen, W.O. Multibody system handbook/W.O. Schiehlen. -Springer-Verlag, 1990.
- Виттенбург, Й. Динамика систем твердых тел/Й. Виттенбург. -М.: Мир, 1980. -292 с.
- Wood, G.D. Simulating mechanical systems in Simulink with SimMechanics, The MathWorks Inc., 2002.
