概述
飞行仿真模型库(vds blockset)是恒润科技公司基于matlab平台自主开发的simulink工具包。vds blockset通过提供simulink模块形式的航空系统设计过程中所用到的关键子系统和组件,将simulink的强大功能移植到航空系统模型的设计、综合和仿真过程中。vds blockset的运行只需simulink环境,不依赖任何simulink专业库。vds blockset适用于飞机系统设计、仿真验证,以及机载系统半实物仿真测试环境中的飞行参数激励源实现。vds blockset还兼顾了rtw自动代码生成功能、快速原型设计、硬件在回路仿真、实时目标机仿真等应用。
vds模型库如图1所示。
图1 vds模型库子库
产品功能
vds模型库提供了环境(environment)模块、运动模型(equations of motion)模块,空气动力学(aerodynamics)模块、制导导航控制(gnc)模块等等子系统和组部件模型,提供了一套较全面的航空系统建模工具。
vds通过提供demo模型(典型战斗机和典型运输机模型),可以帮助用户更好的了解和使用vds模型库,同时也为飞行器仿真建模工作提供了帮助。
vds模型库主要由以下模型子库组成,如图2所示。
• aerodynaimics 空气动力学子库
提供计算飞行器所受气动力、气动力矩。
• axes transformation 坐标系变换子库
提供实现各种坐标轴系之间的坐标转换或者不同姿态描述方法之间的转换模块等。
• engine 发动机系统子库
提供发动机推力计算、排气温度计算、尾喷管位置、启动过程模拟等仿真模型。
• environment 环境子库
提供模块对飞行器的外部飞行环境进行仿真模拟。
• equations of motion 运动方程子库
主要是根据6自由度欧拉角运动方程计算飞机的位置、速度、姿态等相关信息。包括六自由度欧拉角运动方程模块、线速度和角速度计算模块、航迹角计算模块、欧拉角计算模块、合力计算模块等。
• flight parameters 飞行参数子库
提供多种飞行参数的计算,包括过载,马赫数,动压等。
• formation 编队子库
提供五种常见编队类型,如一字编队、雁型、菱形等编队形式。
• gnc 制导、导航与控制子库
提供与飞行制导、导航相关数据计算的模块。
• ground handling 地面处理子库
提供模拟飞机起落架与干燥平坦跑道接触后的各种状态过程,并计算地面对飞机的作用力和力矩。
• hydraulic control 液压控制系统子库
提供模拟飞机液压辅助操纵的逻辑和运动过程。
• mass properties and fuel 质量系统及燃油系统子库
提供计算飞行器质量、重心、惯量等指标的计算。
• target and missile 目标运动子库
提供模拟质点目标运动过程及导弹攻击目标运动过程的模型。
• tools 实用工具子库
提供搭建系统时常用的一些基本工具模块,以及各种单位变换模块等。
• vds demos vds模型库的两个demo
提供两个由vds blockset搭建的运输机和战斗机的飞行仿真模型

图2 vds模型库结构图
优势
vds模型库是北京恒润科技公司在多年项目经验的基础上经过提炼和总结而来,几乎每一个模块都经过实际型号的考验,具有很好的实用性和易用性。同时,在vds模型库中,还包含了经典飞机的模型数据,为通用飞机建模提供方便。
使用vds模型库中的基础模块搭建通用飞机模型的过程如图3所示。
图3 飞机模型流程图
vds模型库的优势体现在以下几点:
• 模型模块多样化、模块化、可配置、且可扩展,可以根据用户要求进行定制修改;
• 编程环境以matlab/simulink为主体,界面丰富,软件易用,无安装节点限制;
• 丰富多彩的中文帮助手册,容易上手学习;
• 通用性的飞机模型应用面广;
客户收益
• 飞行仿真模型库提供的demo模型,可以方便的让客户理解通用飞机模型的原理以及搭建过程;
• 飞行仿真模型库可以帮助客户简化搭建复杂飞机模型以及控制器的过程;
• 飞行仿真模型库可以用于飞机系统设计、仿真验证,以及机载系统半实物仿真测试环境中的飞行参数激励源实现,还可以用于快速原型设计、硬件在回路仿真、实时目标机仿真等应用。