太阳能动力发展先进的太阳能飞机
挑战
解决方案
结果
- 关键设计决策
- 至关重要的飞行员培训启用
- 在开发模型的重用和共享
“与MATLAB和Simulink仿真对于评估可行性和评价万博1manbetx广泛设计权衡以及制作详细设计决策诸如控制面和垂直尾巴的大小直接影响飞机动力学和处理品质。”
拉尔夫·保罗,太阳能脉冲
太阳脉冲号旨在促进可再生能源的使用通过建立飞机能够环顾全球仅使用太阳能。太阳能飞机hb - sia原型时把这一目标的第一步不停地飞了超过26小时,只靠太阳能驱动,不产生污染排放。教训HB-SIB飞机hb - sia被应用,太阳能脉冲计划利用其2015年环球飞行。
太阳能动力工程师使用MATLAB®和仿真软万博1manbetx件®进行高级贸易研究中评估设计权衡和识别关键技术参数。他们用MATLAB和Simulink设计和万博1manbetx施工中hb - sia和模拟飞机动力学模型的原型和生产一个飞行员训练专用的飞行模拟器。
“MATLAB和Simu万博1manbetxlink仿真使我们专注于高级建模和分析,而不是建立工具链或编写低级代码,”拉尔夫说保罗,太阳能动力飞行动力学和飞行测试主管。“他们给我们的原型的能力,快速迭代,这首开先河的项目,比如太阳能动力是至关重要的。”
挑战
太阳脉冲号项目开始的时候,没有人知道是否能够昼夜飞行的太阳能飞机可以使用可用的技术。第一个挑战是分析关键因素,包括太阳能电池效率,电池性能,翼展,和体重,进行权衡分析平衡太阳能收集和维护空气动力效率。
初始贸易研究集中表现在一段时间,但需要更短的时间尺度上分析评估飞行力学、空气动力学、飞行品质。设计和施工的hb - sia取决于准确的模拟飞机的原型。同样,太阳能脉冲测试飞行员,谁需要一个飞行模拟器,复制处理品质和太阳能动力飞机的飞行动力学。
hb - sia的飞机试飞在旧金山湾。照片©太阳脉冲号| Revillard | Rezo.ch
解决方案
太阳能动力工程师使用MATLAB和Simulink仿真研究,设计,开发和hb -万博1manbetx sia的任务规划阶段原型。
他们用仿真软件来创建万博1manbetx一个系统的模型飞机,其结构特性,及其关键子系统,包括锂聚合物电池。早期模拟该模型表明,太阳能电池所需的面积需要80米的翅膀;团队模拟和评估权衡确定最佳设计参数,使一个64米的翼展。
仿真软件的工程师然后飞机动力学建模,包括其气动特性,机械控制系统、电动马达、螺旋桨和变速箱。万博1manbetx模拟帮助团队验证和调整设计。
创建一个飞行模拟器hb - sia的团队扩展飞机动力学模型,添加S-functions接受飞行员控制和视觉反馈的验证机接口。
该团队使用MATLAB开发机载大气数据计算机算法,计算空气速度和高度基于压力传感器的数据。也用于原型算法MATLABω仪器,报告飞机的银行角度和飞行方向准确的一个学位。
使用自动驾驶仪控制系统工具箱™团队评估系统需求和生成的波德图来可视化系统行为。
早期的测试飞行后,工程师与MATLAB分析飞行数据。他们利用分析结果改进飞机动力学模型,估计传感器错误,提高大气数据计算机算法。
使用Polyspace®代码验证,研究小组分析了C实现的空气数据算法和识别潜在的运行时错误和不安全的代码。
太阳能脉冲使用MATLAB和hb - sia Simulink-an万博1manbetxd重用修改模型的发展HB-SIB飞机。
结果
关键设计决策。“hb - sia二面角的翅膀,向上的角度,”保罗说。“模拟仿真软件使我们能够迅速、准万博1manbetx确地确定平衡飞行品质的角度,要求结构团队,和太阳能效率。”
至关重要的飞行员培训启用。“当飞行员将轭执行,飞机的鼻子最初10度相反的方向移动,”保罗说。“我们的模拟预测,但更重要的是,我们启用了仿真软件构建的飞行模拟器,我们的飞行员,学习如何管理这个违反直觉的行为,特别是对着陆的最后阶段。”万博1manbetx
在开发模型的重用和共享。“我们重用我们的飞机飞行模拟器的动力学模型和飞行计划的系统模型,”保罗说。“与低级代码相比,模型方框图更容易重用和共享的设计和想法在我们万博1manbetx的团队。”
