重复使用跨大气层飞行器动力学虚拟样机设计

摘要

本文主要针对我国串联两级重复使用跨大气层飞行器设计方案,建立其动力学虚拟样机,并使用该样机对串联两级RLV的上升段进行仿真计算.在建立样机之前,本文首先建立了RLV上升段动力学的数学模型,这些数学模型包括以下几个部分:(1).基础算法库:包括常用坐标系定义、欧拉角的定义、仿真算法库的建立等.(2).空天飞行器的环境模型库:包括时间系统、大气模型、地球模型、月球模型、太阳模型以及环境对飞行器的摄动影响等.(3).上升段的运动模型:包括质心运动模型、姿态运动模型、质量特性模型、推力特性模型、气动力及力矩计算等.在数学模型的基础上,论文做了进一步的工作,即在VPM上搭建了RLV系统的虚拟样机.搭建虚拟样机时,充分考虑了样机的合理性、可重用性、可扩展性以及易用性,同时也考虑了模块能够方便更换.

目录

文摘

英文文摘

第一章序论

1.1.研究背景

1.1.1.重复使用跨大气层飞行器概述

1.1.2.国内外研究现状

1.1.3.虚拟样机技术的发展

1.2.研究意义

1.3.研究目标

第二章VPM系统简介

2.1软件开发目标

2.2软件结构

2.3软件平台的使用

2.3.1仿真模型的建立

2.3.2仿真模型管理

2.3.3仿真运行和调试

2.4用户模块的编写

2.4.1用户函数定义

2.4.2消息响应

2.4.3回调函数

第三章跨大气层飞行器数学模型

3.1基础算法库的数学模型

3.1.1常用坐标系定义

3.1.2常用欧拉角的定义

3.1.3坐标系间的方向余弦矩阵

3.2环境库的数学模型

3.2.1时间模型

3.2.2大气模型

3.2.3地球模型

3.2.4月球模型

3.2.5太阳模型

3.3上升段的数学模型

3.3.1质心运动模型

3.3.2姿态运动模型

3.3.3质量、质心、转动惯量计算

3.3.4推力特性

3.3.5气动力与力矩计算模型

3.3.6牵连惯性力、科氏惯性力计算

3.3.7其他参数计算

第四章动力学虚拟样机设计

4.1跨大气层飞行器虚拟样机特点

4.2样机层次结构

4.2.1系统的总体框架

4.2.2系统的模块结构

4.3虚拟样机系统的实现

4.3.1 RLV样机模型

4.3.2 上升段样机模型

4.3.3在轨段样机模型

4.3.4返回段样机模型

第五章虚拟样机的运行

5.1仿真初始条件

5.2样机运行结果

5.3结果分析

总结

致谢

参考文献

硕士期间发表文章

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