Aerodynamic Forces and Moments

Вычисление аэродинамических силы и момента.

Тип: SubSystem

Путь в библиотеке:

/Aerospace/Aerodynamics/Aerodynamic Forces and Moments

Описание

Блок Aerodynamic Forces and Moments рассчитывает составляющие аэродинамической силы и аэродинамического момента относительно центра тяжести летательного аппарата с учетом выбранных систем координат для входных сигналов, силы и момента.

В блоке используются системы координат по международному стандарту ISO 1151.

Составляющие аэродинамической силы:

где

— коэффициент продольной (осевой) силы;
— коэффициент боковой силы;
— коэффициент нормальной силы;
— скоростной напор;
— опорная площадь.

Составляющие аэродинамического момента:

где

— коэффициент продольной (осевой) силы;
— коэффициент боковой силы;
— коэффициент нормальной силы;
— коэффициент момента крена;
— коэффициент момента тангажа;
— коэффициент момента рыскания;
— скоростной напор;
— опорная площадь;
— размах крыла (опорный размер для моментов крена и рыскания);
— средняя аэродинамическая хорда (опорный размер для момента тангажа);
, , — координаты центра тяжести;
, , — координаты центра давления.

Преобразование коэффициентов и осей

Блок поддерживает работу в связанной, полусвязанной и скоростной системах координат для входных сигналов, силы и момента. Внутренние преобразования выполняются с использованием углов атаки и скольжения и матриц поворота.

Поворот из связанной системы координат в полусвязанную:

Поворот из полусвязанной системы координат в скоростную:

Итоговый поворот из связанной системы координат в скоростную:

Аэродинамическую силу можно записывать в разных системах координат одинаковым способом. Ниже показано, как обозначаются коэффициенты сил. Для полусвязанной системы координат отдельных новых обозначений не вводят: используются те же символы, что и в других (две компоненты совпадают).

Коэффициенты моментов в разных системах координат используют одинаковые обозначения . Для согласования стандартных обозначений силовых коэффициентов в скоростной и полусвязанных системах координат в блоке используются диагональные матрицы знаков:

Также используется соотношение между нормальной и вертикальной составляющими в связанной системе координат: .

Порты

Вход

# Coef — аэродинамические коэффициенты
вектор 6 на 1

Details

Коэффициенты составляющих аэродинамических силы и момента по осям в связанной системе координат, заданные в виде вектора. Элементы вектора:

— коэффициент продольной силы.
— коэффициент нормальной силы.
— коэффициент поперечной силы.
— коэффициент момента крена ( ).
— коэффициент момента рыскания ( ).
— коэффициент момента тангажа ( ).

Зависимости

Нижний индекс в названии порта зависит от выбранной в параметре Input axes: системы координат:

Body — название порта Coef_body;
Stability — название порта Coef_stab;
Wind — название порта Coef_wind.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# q_bar — скоростные напоры
вектор 3 на 1

Details

Скоростные напоры, вычисляемые по составляющим скорости летательного аппарата по осям связанной системы координат, заданные в виде вектора.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# CG — координаты центра тяжести
вектор 3 на 1

Details

Координаты центра тяжести летательного аппарата. Измеряются в единицах длины, заданные в виде вектора.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# CP — координаты центра давления
вектор 3 на 1

Details

Координаты центра давления летательного аппарата, заданные в виде вектора. Измеряются в единицах длины.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# Vb — составляющие скорости летательного аппарата
вектор 3 на 1

Details

Составляющие скорости летательного аппарата, заданные в виде вектора.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите хотя бы для одного из параметров Input axes:, Force axes:, Moment axes: значение Stability или Wind.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# F — аэродинамические силы
вектор 3 на 1

Details

Составляющие аэродинамической силы относительно центра масс летательного аппарата в связанной системе координат, заданные в виде вектора. Элементы вектора:

— продольная сила.
— нормальная сила.
— поперечная сила.

Измеряются в единицах силы.

Зависимости

Нижний индекс в названии порта зависит от выбранной в параметре Force axes: системы координат:

Body — название порта F_body;
Stability — название порта F_stab;
Wind — название порта F_wind.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# M — аэродинамические моменты
вектор 3 на 1

Details

— продольная сила.
— нормальная сила.
— поперечная сила.

Измеряются в единицах силы.

Зависимости

Нижний индекс в названии порта зависит от выбранной в параметре Moment axes: системы координат:

Body — название порта M_body;
Stability — название порта M_stab;
Wind — название порта M_wind.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Input axes: — система координат для входных аэродинамических коэффициентов
Body | Stability | Wind

Details

Система координат для входных аэродинамических коэффициентов.

Если для этого параметра установлены значения Stability или Wind, то в блоке используется входной порт Vb.

Значения	`Body` \| `Stability` \| `Wind`
Значение по умолчанию	`Body`
Имя для программного использования	`inputAxes`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Force axes: — система координат для аэродинамической силы
Body | Stability | Wind

Details

Система координат для аэродинамической силы.

Если для этого параметра установлены значения Stability или Wind, то в блоке используется входной порт Vb.

Значения	`Body` \| `Stability` \| `Wind`
Значение по умолчанию	`Body`
Имя для программного использования	`outputForceAxes`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Moment axes: — система координат для аэродинамического момента
Body | Stability | Wind

Details

Система координат для аэродинамического момента.

Если для этого параметра установлены значения Stability или Wind, то в блоке используется входной порт Vb.

Значения	`Body` \| `Stability` \| `Wind`
Значение по умолчанию	`Body`
Имя для программного использования	`outputMomentAxes`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Reference area — характерная площадь

Details

Характерная площадь летательного аппарата. Измеряется в единицах площади. Для самолета обычно за характерную площадь принимают площадь крыла.

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`S`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Reference span — средняя аэродинамическая хорда крыла

Details

Средняя аэродинамическая хорда крыла. Измеряется в единицах длины.

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`b`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да

# Reference length — характерный линейный размер

Details

Характерный линейный размер летательного аппарата. Измеряется в единицах длины. Для самолета обычно за характерный линейный размер принимают размах крыла.

Значение по умолчанию	`1.0`
Имя для программного использования	`cbar`
Настраиваемый	Нет
Вычисляемый	Да