建模假设和局限性

HL-20提升体的初步空气动力学数据来自NASA文件TM4302［１］．

机身模型包含了几个关键的假设和限制:

典型的机身模型由许多部件组成，例如

HL-20模型的机身分系统包括五个分系统，分别对机身典型部件进行建模:

6自由度(欧拉角)子系统

六自由度(欧拉角)子系统包含了机身的六自由度运动方程。在六自由度(欧拉角)子系统中，采用欧拉角表示的姿态在时间上传播。这个子系统是来自Aerospace Blockset库的运动块方程之一。四元数表示也可用。看到6自由度(欧拉角)和6自由度(四元数)块参考页以获得关于这些块的更多信息。

环境模型子系统

环境模型子系统包括以下子系统和模块:

环境模型在标准参考中实现数学表示，如美国标准大气，1976。

阿尔法，贝塔，马赫子系统

阿尔法，贝塔，马赫子系统计算气动系数计算和查找所需的附加参数。这些附加参数包括

马赫子系统根据风速修正了身体的速度根据风的角加速度修正了身体的速率。

空气动力系数子系统

气动系数分系统包含气动数据和计算6个气动系数的方程，如参考文献所示［１］．接下来是6个空气动力系数。

地面和起落架效应不包括在这个模型中。

这些系数的贡献计算在子系统(身体速率，驱动器增量，和基准)，然后求和并传递给力和力矩子系统。

气动数据来自风洞试验，主要是HL-20初步亚音速气动模型的比例模型。对数据进行曲线拟合，大部分气动系数采用迎角和侧滑角的多项式函数描述。关于空气动力数据和数据简化的深入细节可以在参考文献中找到［１］．

多项式函数包含在aeroblk_init_hl20.m文件用于计算模型预加载函数使用的查找表。查找表代替多项式函数。根据函数的顺序和实现，使用查找表可能比在函数的每个时间步骤中重新计算值更有效。为了进一步提高效率，大多数表使用prelookup块实现为prelookup索引搜索和插值(n-D)。当模型中有许多具有相同断点的表时，这些块可以最大程度地提高性能。这些块减少了模型在给定时间步骤中搜索断点的次数。一旦用预紧力函数填充表格，气动系数就可以计算出来。

六个气动系数的计算公式分为三个子系统:

将基准系数、体率阻尼和作动器增量子系统的输出相加，可以得到用于计算机身力和力矩的6个气动系数［１］．

基准系数子系统。基准系数子系统计算基本配置的系数，不需要控制面偏转。这些基准系数只取决于物体的入射角。

身体速率阻尼子系统。在体率阻尼子系统中计算动态运动导数。

致动器增量子系统。查找表确定由于执行器增量子系统中的控制面偏转导致的系数增量变化。可用的控制面包括对称襟翼(升降舵)、差速襟翼(副翼)、正襟翼、负襟翼、差速襟翼和全可动舵。

力和力矩子系统。力和力矩子系统计算作用在机身上的关于重心的力和力矩。这些力和力矩取决于气动系数、推力、动压和参考机身参数。

完整的模型

你们检查的这些子系统完成了HL-20的机身。飞行控制设计过程的下一步是分析、修剪和线性化HL-20机身，以便为其设计飞行控制系统。你可以看到一个HL-20机身自动着陆飞行控制的例子aeroblk_HL20的例子。