前回の記事に続き、今回は飛行機運動シミュレーションモデルの3次元対応版を作成、完成した。
これで、機体の安定性・操縦性のような剛体運動方程式を解かねばならないものを除いたシミュレーションが可能となる。具体的には、下記例のような検討ができる。
  • 重量・抗力が徐々に変化してゆくミッション全体での機体の総燃料消費量算出。(ただし、エンジン・燃料タンクモデルを組み合わせる必用有り)
  • 任意の機体空力設計parameter・エンジンスペックを持つ機体の、旋回能力や上昇能力といった性能の予測。
  • 推力変化に対する上昇率変化応答などの、剛体運動特性を除いた機体の特性予測。
AircraftMassCenter_3d_01
3次元質点運動コンポーネント
外観は2次元質点運動コンポーネントのものとほぼ同じ。機体の絵と表記されているベクトルが2次元的な描画から3次元的なものになっただけ。インターフェイポートは同一で、Expandable Connector経由で入力できる変数が1つ増えている(バンク角)だけだ。
testAircraft001_3d_01
飛行機の3次元運動シミュレーションモデル
シミュレーションモデルの組み方も、前回の記事とほぼ同じ。
そして以下がシミュレーション実行結果。前回の記事と同一parameterの機体で、エンジン推力0[N]、迎角2[deg]でトリム、バンク角20[deg]維持で滑空する。
flt_20190822_05
飛行高度の時間変化

flt_20190822_04
水平位置の軌跡
鉛直方向の運動は、2次元運動の時と同じようにフゴイドを伴う滑空。
水平方向の運動も、円形の経路を描き続けている。
どちらも意図通りの動きである。2次元plotだけを観ても面白くないので、3次元plotで飛行軌跡を確認してみる。シミュレーション結果をcsvに出力、一旦Excel上に保存して、scilabを使って描画。scilabはExcelの表データを直接コピー&ペーストで手軽に取り込めるのが良い。
fltPath_glide_20190822_01
fltPath_glide_20190822_03
fltPath_glide_20190822_02
3Dフライトパス


flt_20190822_07
x位置、y位置の時間変化

flt_20190822_08
ピッチ角の時間変化

flt_20190822_09
大気速度の時間変化

energies_3d_2d
機械エネルギー変化の比較、水平滑空・旋回滑空


<文献紹介>

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文献紹介

Modelica, Model-based degign

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