卡索practicos

太阳能动力公司开发先进的太阳能飞机

挑战

开发一架能环球飞行的太阳能飞机

解决方案

使用MATLAB和Simuli金宝appnk创建用于贸易研究和设计权衡分析的系统模型,以及用于高保真模拟和飞行员培训的飞机动力学模型

结果

  • 尽早做出关键的设计决策
  • 启用重要的飞行员培训
  • 模型在整个开发过程中被重用和共享

“使用MATLAB和Simulink进行仿真对于评估可行性金宝app和评估广泛的设计权衡以及做出详细的设计决策(如控制面和垂直尾翼的大小)至关重要,这些决策直接影响飞机的动力学和操纵质量。”

拉尔夫·保罗,阳光动力号

“阳光动力”计划旨在通过建造一架仅使用太阳能就能环球飞行的飞机,促进可再生能源的使用。“阳光动力号”HB-SIA原型机向这一目标迈出了第一步,它连续飞行了26个多小时,仅靠太阳能供电,没有产生任何污染排放。从HB-SIA获得的经验教训正被应用到HB-SIB飞机上,太阳能动力计划在2015年使用这架飞机进行环球飞行。

阳光动力号工程师使用MATLAB®和仿真软金宝app件®进行高级贸易研究,评估设计权衡和确定关键技术参数。在HB-SIA原型机的设计和建造过程中,他金宝app们使用MATLAB和Simulink对飞机动力学进行建模和模拟,并制作了用于飞行员培训的飞行模拟器。

“MATLAB和Simu金宝applink使我们能够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,”阳光动力公司飞行动力学和飞行测试负责人拉尔夫·保罗(Ralph Paul)说。“它们让我们能够快速创建原型和迭代,这对于阳光动力(Solar Impulse)这样的首创项目至关重要。”

挑战

当“阳光动力”项目开始时,没有人知道是否能用现有技术制造出一架能够昼夜飞行的太阳能飞机。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、翼展和重量,并进行权衡分析,以平衡收集太阳能和保持空气动力学效率。

最初的贸易研究主要集中在几个小时内的性能,但需要在更短的时间范围内进行分析,以评估飞行力学、空气动力学和飞行质量。HB-SIA原型机的设计和建造依赖于飞机的精确模拟。阳光动力号的试飞员也是如此,他们需要一个飞行模拟器来复制阳光动力号飞机的操纵性能和飞行动力学。

HB-SIA飞机在旧金山湾上空进行试飞。

HB-SIA飞机在旧金山湾上空进行试飞。图片©阳光动力| Revillard | Rezo.ch

解决方案

阳光动力号的工程师在HB-SIA原型机的研究、设计、开发和任务规划阶段都使用了M金宝appATLAB和Simulink。

他们使用Simuli金宝appnk创建了飞机的系统模型、结构特性和关键子系统,包括锂聚合物电池。该模型的早期模拟表明,太阳能电池所需的面积需要80米的翅膀;该团队模拟并评估了折衷方案,以确定最佳设计参数,从而实现64米的翼展。

然后,工程师们在Simulink中模拟了飞机的动力学,包括它的气动特性、机械控制系统、电动机、螺旋桨和变金宝app速箱。模拟帮助团队验证和微调设计。

为了为HB-SIA创建飞行模拟器,该团队扩展了飞机动力学模型,增加了接受飞行员控制的s函数和用于视觉反馈的X-Plane接口。

该团队使用MATLAB为机载空气数据计算机开发算法,该计算机根据压力传感器数据计算空气速度和高度。MATLAB还用于欧米茄仪器的原型算法,该仪器报告飞机的银行角度和飞行方向精确到一个程度。

使用Control System Toolbox™,团队评估了自动驾驶系统的需求,并生成了波德图来可视化系统行为。

在早期试飞之后,工程师们用MATLAB分析了飞行数据。他们利用分析结果来改进飞机动力学模型,估计传感器误差,并改进空中数据计算机算法。

使用Polyspace®代码验证器,团队分析了空气数据算法的C实现,并确定了潜在的运行时错误和不安全的代码。

阳光动力公司在HB-SIB飞机的开发中使用了MATLAB和simul金宝appink,并重新使用了改进的HB-SIA模型。

结果

  • 尽早做出关键的设计决策.“HB-SIA有二面体翅膀,末端向上倾斜,”保罗说。“Simulink中的模拟使我们金宝app能够快速准确地确定平衡飞行质量、结构团队要求和太阳能效率的角度。”

  • 启用重要的飞行员培训.保罗说:“当飞行员转弯时,机头会向相反的方向移动10度。”“我们的模拟预测了这一点,但更重要的是,我们用Simulink构建的飞行模拟器使我们的飞行员能够学习如何管理这种违反直觉的行为,特别是在着陆的最后阶段。”金宝app

  • 模型在整个开发过程中被重用和共享.“我们将飞机动力学模型用于飞行模拟器,将系统模型用于飞行计划,”保罗说。“与低级代码相比,Simulink框图更容易在我们的团队中重用金宝app和共享设计和想法。”

下载188bet金宝搏产品使用

比较tu éxito

Únete al客户参考计划