飞行仿真系统、方法、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供一种飞行仿真系统、方法、设备及介质，具体涉及航空航天飞行仿真技术领域，该方法通过获取飞行器的飞行器状态参数，确定起落架弹性变形量，基于该飞行器状态参数确定飞行器的受力状态信息，并传输给飞机仿真系统，以实现飞行器的飞行仿真的地面模拟，达到了通过获取飞行器参数，调整少量参数(起落架特性参数和摩擦特性参数)，就能够实现飞行器的受力状态信息确定，进而实现飞行仿真的地面模拟，通过对参数的调整，能够适用于多种采用起落架系统的飞行器，通用性强，降低了模拟成本，缩短了研发周期，有利于无人机等飞行器的研发。研发。研发。

【技术实现步骤摘要】
飞行仿真系统、方法、设备及介质


[0001]本专利技术涉及航空航天飞行仿真
，特别是涉及一种飞行仿真系统、方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]当下，各种新无人机的研发设计越来越多，对于飞行仿真的需求也急剧增长。但相关技术中，地面模拟系统来模拟飞行器与地面之间的相互作用的方式相对简单，并未真正起到飞行仿真的作用，而是依赖滑跑试验来指导飞行器设计，这种方式虽然更加可靠，但是相对来说成本更高、周期更长，通用性差，不利于无人机的研发设计。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种飞行仿真系统、方法、设备及介质，用于解决现有技术中对于飞行器与地面之间的相互作用的模拟成本高、周期长、通用性差，不利于无人机研发的问题。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种飞行仿真方法，所述方法包括：
[0005]获取飞行器的飞行器状态参数，所述飞行器状态参数包括飞行器姿态角、飞行器高度、起落架位置信息、飞行器速度和飞行器角速率；
[0006]根据所述飞行器姿态角、飞行器高度和起落架位置信息确定起落架弹性变形量；
[0007]根据所述飞行器状态参数和起落架弹性变形量确定所述飞行器的受力状态信息，并传输给飞机仿真系统，以实现所述飞行器的飞行仿真的地面模拟。
[0008]于本专利技术的一实施例中，受力状态信息的确定方式包括：
[0009]根据所述起落架弹性变形量、起落架特性参数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定地面对起落架的支撑力；
[0010]根据所述支撑力、摩擦特性参数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定地面对起落架的摩擦力；
[0011]根据所述支撑力和摩擦力确定地面对所述飞行器的受力状态信息。
[0012]于本专利技术的一实施例中，所述支撑力的确定方式包括：
[0013]获取起落架特性参数，所述起落架特性参数包括预设压缩弹性系数和预设压缩阻尼系数；
[0014]根据所述弹性变形量和预设压缩弹性系数确定弹性变形力；
[0015]根据所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息和预设压缩阻尼系数确定阻尼力；
[0016]根据所述弹性变形力和阻尼力确定所述支撑力。
[0017]于本专利技术的一实施例中，所述飞行器的落地架机轮包括万向机轮和固定机轮中至少之一，所述摩擦特性参数包括预设滚动摩擦系数、预设静摩擦弹性系数、预设静摩擦阻尼系数和预设侧向摩擦系数中至少之一；
[0018]若所述落地架机轮包括万向机轮，所述摩擦力包括万向滚动摩擦力或万向静摩擦力，其中，所述万向滚动摩擦力根据预设滚动摩擦系数、所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息和支撑力确定，所述万向静摩擦力根据所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定；
[0019]若所述落地架机轮包括固定机轮，所述摩擦力包括固定滚动摩擦力或固定静摩擦力，其中，所述固定滚动摩擦力根据预设滚动摩擦系数和所述支撑力确定，所述固定静摩擦力根据预设静摩擦弹性系数、预设静摩擦阻尼系数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定；
[0020]若所述落地架机轮包括固定机轮，所述摩擦力还包括固定侧向摩擦力，所述固定侧向摩擦力根据预设侧向摩擦系数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定。
[0021]于本专利技术的一实施例中，所述方法还包括以下至少之一：
[0022]所述万向滚动摩擦力的确定方式为，
[0023][0024]其中，f
rf
_U为万向滚动摩擦力，|V
gnd
_U|表示取V
gnd
_U的矢量模，μ为预设滚动摩擦系数，F
Spt
_U为所述万向机轮的支撑力，V
gnd
_U为万向机轮相对地面的水平速度，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向上的第一分速度，V
y
_U为所述万向机轮的相对速度在y方向上的第二分速度，所述万向机轮的相对速度根据所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息确定；
[0025]所述万向静摩擦力的确定方式为，
[0026]f
sf
_U＝fElas_U+fDamp_U，
[0027]其中，f
sf
_U为万向静摩擦力，fElas_U为弹性项，fDamp_U为阻尼项，所述弹性项根据预设静摩擦弹性系数、所述第一分速度和第二分速度确定，所述阻尼项根据预设静摩擦阻尼系数、所述第一分速度和第二分速度确定；
[0028]所述固定滚动摩擦力的确定方式为，
[0029]f
rf
_F＝
‑
μ
·
F
Spt
_F，
[0030]其中，f
rf
_F为固定滚动摩擦力，μ为预设滚动摩擦系数，F
Spt
_F为固定机轮的支撑力；
[0031]所述固定静摩擦力的确定方式为，
[0032]f
sf
_F＝
‑
kfElas
·
∫V
xg
_Fdt
‑
kfDamp
·
V
xg
_F，
[0033]其中，f
sf
_F为固定静摩擦力，kfElas为预设静摩擦弹性系数，V
xg
_F为所述固定机轮的相对速度在x方向上的第四分速度，所述kfDamp为预设静摩擦阻尼系数，所述固定机轮的相对速度根据所述飞行器姿态角和飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息确定；所述固定侧向摩擦力的确定方式为，
[0034]f
lf
_F＝
‑
k
β
·
β
w
，
[0035]其中，f
lf
_F为固定侧向摩擦力，k
β
为预设侧向摩擦系数，β
w
为机轮侧滑角，所述机轮侧滑角根据所述固定机轮的相对速度以及所述固定机轮的相对速度在y方向上的第五分
速度确定。
[0036]于本专利技术的一实施例中，所述弹性项的确定方式包括，
[0037][0038]其中，fElas_U为弹性项，kfElas为预设静摩擦弹性系数，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向上的第一分速度，V
y
_U为所述万向机轮的相对速度在y方向上的第二分速度；
[0039]所述阻尼项的确定方式包括，
[0040][0041]其中，fDamp_U为阻尼项，kfDamp为预设静摩擦阻尼系数，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向上的第一分速度，V...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行仿真方法，其特征在于，所述方法包括：获取飞行器的飞行器状态参数，所述飞行器状态参数包括飞行器高度、起落架位置信息、飞行器姿态角、飞行器速度和飞行器角速率；根据所述飞行姿态角、飞行器高度和起落架位置信息确定起落架弹性变形量；根据所述飞行器状态参数和起落架弹性变形量确定所述飞行器的受力状态信息，并传输给飞机仿真系统，以实现所述飞行器的飞行仿真的地面模拟。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，受力状态信息的确定方式包括：根据所述起落架弹性变形量、起落架特性参数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定地面对起落架的支撑力；根据所述支撑力、摩擦特性参数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定地面对起落架的摩擦力；根据所述支撑力和摩擦力确定地面对所述飞行器的受力状态信息。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支撑力的确定方式包括：获取起落架特性参数，所述起落架特性参数包括预设压缩弹性系数和预设压缩阻尼系数；根据所述弹性变形量和预设压缩弹性系数确定弹性变形力；根据所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息和预设压缩阻尼系数确定阻尼力；根据所述弹性变形力和阻尼力确定所述支撑力。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述飞行器的落地架机轮包括万向机轮和固定机轮中至少之一，所述摩擦特性参数包括预设滚动摩擦系数、预设静摩擦弹性系数、预设静摩擦阻尼系数和预设侧向摩擦系数中至少之一；若所述落地架机轮包括万向机轮，所述摩擦力包括万向滚动摩擦力或万向静摩擦力，其中，所述万向滚动摩擦力根据预设滚动摩擦系数、所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息和支撑力确定，所述万向静摩擦力根据所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定；若所述落地架机轮包括固定机轮，所述摩擦力包括固定滚动摩擦力或固定静摩擦力，其中，所述固定滚动摩擦力根据预设滚动摩擦系数和所述支撑力确定，所述固定静摩擦力根据预设静摩擦弹性系数、预设静摩擦阻尼系数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定；若所述落地架机轮包括固定机轮，所述摩擦力还包括固定侧向摩擦力，所述固定侧向摩擦力根据预设侧向摩擦系数、飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率和起落架位置信息确定。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下至少之一：所述万向滚动摩擦力的确定方式为，其中，f
rf
_U为万向滚动摩擦力，|V
gnd
_U|表示取V
gnd
_U的矢量模,μ为预设滚动摩擦系数，
F
Spt
_U为所述万向机轮的支撑力，V
gnd
_U为万向机轮相对地面的水平速度，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向上的第一分速度，V
y
_U为所述万向机轮的相对速度在y方向上的第二分速度，所述万向机轮的相对速度根据所述飞行器姿态角、飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息确定；所述万向静摩擦力的确定方式为，f
sf
_U＝fElas_U+fDamp_U，其中，f
sf
_U为万向静摩擦力，fElas_U为弹性项，fDamp_U为阻尼项，所述弹性项根据预设静摩擦弹性系数、所述第一分速度和第二分速度确定，所述阻尼项根据预设静摩擦阻尼系数、所述第一分速度和第二分速度确定；所述固定滚动摩擦力的确定方式为，f
rf
_F＝
‑
μ
·
F
Spt
_F，其中，f
rf
_F为固定滚动摩擦力，μ为预设滚动摩擦系数，F
Spt
_F为固定机轮的支撑力；所述固定静摩擦力的确定方式为，f
sf
_F＝
‑
kfElas
·
∫V
xg
_Fdt
‑
kfDamp
·
V
xg
_F，其中，f
sf
_F为固定静摩擦力，kfElas为预设静摩擦弹性系数，V
xg
_F为所述固定机轮的相对速度在x方向上的第四分速度，所述kfDamp为预设静摩擦阻尼系数，所述固定机轮的相对速度根据所述飞行器姿态角和飞行器速度、飞行器角速率、起落架位置信息确定；所述固定侧向摩擦力的确定方式为，f
lf
_F＝
‑
k
β
·
β
w
，其中，f
lf
_F为固定侧向摩擦力，k
β
为预设侧向摩擦系数，β
w
为机轮侧滑角，所述机轮侧滑角根据所述固定机轮的相对速度以及所述固定机轮的相对速度在y方向上的第五分速度确定。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述弹性项的确定方式包括，其中，fElas_U为弹性项，kfElas为预设静摩擦弹性系数，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向上的第一分速度，V
y
_U为所述万向机轮的相对速度在y方向上的第二分速度；所述阻尼项的确定方式包括，其中，fDamp_U为阻尼项，kfDamp为预设静摩擦阻尼系数，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向上的第一分速度，V
y
_U为所述万向机轮的相对速度在y方向上的第二分速度；所述万向机轮相对地面的水平速度的确定方式包括，其中，V
gnd
_U为万向机轮相对地面的水平速度，V
x
_U为所述万向机轮的相对速度在x方向
上的第一分速度，V
y
_U为所述万向机轮的相对速度在y方向上的第二分速度；所述固定机轮的相对速度的确定方式包括，其中，Vtp
g
_F为固定机轮的相对速度，ψ为飞行器姿态角的第三分量，Vtp
v
_F为固定机轮标准坐标系速度，V
xg
_F为固定机轮的相对速度在x方向上的第四分速度，V
y...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨馨，郭亮，薛松柏，谢瑞强，李道斌，周文杰，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：