一种飞机质量特性建模方法

标题：一种飞机质量特性建模方法

摘要：本发明属于飞机飞行控制系统仿真验证技术领域，涉及一种可在飞控系统仿真验证过程中实时解算飞机质量特性数据的新方法，保证仿真验证的正确性。本发明可保留传统飞行控制仿真验证系统结构，增加一种根据空机、燃油、装载各自质量特性的变化数据建立的全机质量特性解算模块，实现实时解算全机质量特性。该方法不仅能够模拟燃油消耗、装载质量变化(飞机空投等)及装载模式对飞机本体的影响，从而真实模拟飞机，有效提高仿真系统的真实性。而且，该方法的应用不需要对飞行控制仿真系统任何结构部分进行改造，可直接在仿真模型中增加该算法模块，节约改造成本、缩短研发周期。

申请号：CN201410508885.6

申请日：2014/9/28

申请人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所

首项权利要求：一种飞机质量特性建模方法，飞机全机质量由空机质量、燃油质量、装载质量三部分组成；定义一个计算坐标系，质量特性包括重心坐标X、Y、Z、转动惯量Ix、Iy、Iz、惯性积Ixy、Ixz、Iyz，其中，空机质量特性数据为恒定值；燃油的质量特性数据一般随着燃油质量成单调性变化；装载的质量特性数据由装载模式及装载质量共同决定，并且成单调性变化；其特征是，本方法步骤如下：(1)根据已有的燃油质量特性数据，建立随着质量变化的插值表；同理，根据装载质量特性数据，建立随着质量及装载模式变化的插值表；(2)根据空机、燃油、装载三部分质量特性数据计算出全机质量特性，计算方案如下：a)利用空机、燃油、装载三部分质量产生的重力对坐标系原点力矩原理推导全机重心计算公式为：三部分质量分别与距坐标系原点距离的乘积除以三部分质量之和，得出全机重心的计算公式；b)转动惯量平行轴定理为：刚体对于任一轴的转动惯量，等于刚体对于通过质心、并与该轴平行的轴的转动惯量，加上刚体质量与两轴间距离平方的乘积；利用此原理，分别将空机、燃油、装载三部分绕自身处的转动惯量通过平行轴定理平移到全机重心处，得出全机转动惯量的计算公式；c)利用惯性积平移原理，分别将空机、燃油、装载三部分的惯性积平移到全机重心处，得出全机惯性积的计算公式；(3)采用数学模型计算软件建立质量特性模型，以燃油质量、装载质量、装载模式为输入，根据各自的插值表得到当前状态下燃油、装载的质量特性数据，通过步骤(4)中推导出的全机重心、转动惯量及惯性积计算方法，搭建计算模块，从而计算出全机质量特性数据。

专利类型：发明申请