计算机仿真技术在飞行器设计中的应用.pdfVIP

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用--第1页

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用

一、简述计算机仿真技术

计算机仿真技术是利用计算机手段对现实世界进行虚拟建模和

仿真。它属于一种人工模型制作与测试的技术，可以模拟某一系

统的运行过程和其他相关情况，以期获得一些实验性的结论和策

略。在实际应用中，计算机仿真技术不仅可以模拟在物理实验中

难以观察到的现象，而且可以省去成本高昂的实际试验，节省时

间和资源，缩短研发周期，提高研发效率。

二、飞行器设计中的计算机仿真技术应用

飞行器的设计是一项复杂而且充满风险的任务，因为一旦设计

出现问题，不仅会造成巨额的资金损失，而且可能会危及到人的

生命安全。因此，在飞行器设计领域，为了更好的满足需求，减

少该项工作中出现的风险，研究和使用计算机仿真技术，成为了

当今重要的应用方向。常见的飞行器设计中的计算机仿真技术应

用包括以下几个方面：

1.飞行器设计预分析

通过计算机仿真技术，可以对飞行器进行预分析和模拟。它可

以帮助飞行器设计师更好的理解系统在模拟过程中产生的现象，

并且有助于理清设计师的思路，优化设计方案，提高飞行器的设

计效率。

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用--第1页

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用--第2页

例如，通过制定铝合金轮式高铁车轮的结构建模分析和仿真技

术，研究不同结构飞行器的载荷强度，寿命预测，模拟不同重载

荷对铝合金轮式高铁的影响，从而找到最佳结构的设计方案。

2.飞行器控制系统仿真

控制系统也是飞行器设计中一个非常重要的部分。在实际设计

的过程中，飞行器控制系统设计者经常需要考虑诸如姿态稳定、

飞行器的航迹跟随、导航方向随时间的变化、及各负载的变化等

方面的问题。通过使用计算机仿真技术，可以模拟和分析不同控

制策略和控制参数的情况，以达到控制系统设计优化的目的，来

降低飞行器设计风险。

例如，使用控制系统的仿真程序和Matlab/Simulink建立两种不

同的控制策略、参数的矩阵模型，进行仿真运行，可以得出不同

策略和参数下的控制效果，以便为飞行器控制器的设计和效果验

证提供基础数据。

3.飞行器流体动力学仿真

飞行器在飞行过程中面临着空气的阻力和扰动。因此，在飞行

器的设计过程中，流体动力学的仿真模拟成为了一个非常重要的

领域。通过飞行器的流体动力学仿真，可以得出各种流体参数的

数值解，如速度、压强、密度、温度、湍流等，并能得到具体的

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用--第2页

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用--第3页

流场分布、流体力学特性、升阻比、气动力矩和气动稳定性等参

数，为飞行器的设计提供必要的理论依据。

例如，通过计算机流体动力学仿真模拟两种不同设计参数下的

空气动力学变量，可以提供这两种参数的优缺点，为优化飞行器

设计提供策略和依据。

4.飞行器外形设计、仿真与验证

在飞行器的外形设计过程中，仿真被广泛应用于外形模型设计、

工程参数优化、设计验证等各个环节。通过使用三维建模软件和

仿真软件，可以快速地开发出虚拟模型，并及时地进行干扰及流

体动力学仿真分析，优化设计方案，验证设计的合理性。

例如，通过在仿真平台上对不同设计方案下的飞行器进行实验

和模拟，验证其可行性，判断其是否存在热气动方面的问题，为

飞行器外形的设计方案提供可行性仿真结果。

三、计算机仿真技术应用前景

计算机仿真技术在飞行器设计中的应用前景非常广阔，主要体

现在下列几个