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无人机概念设计和轨迹优化必备软件~瑞士

无人机概念设计和轨迹优化必备软件~瑞士

APP–Aircraft Performance Program

   1. ALR协会简介
             2.APP软件
                    2.1 适用范围
                    2.2合作项目及客户
                    2.3 功能模块:
                    2.4 先进特点和高级应用

1. ALR协会简介

ALR航空航天协会是1981年在瑞士注册的航天专家、物理学家和工程师的独立协会,主要宗旨是为航空航天提供专业的技术服务,方式包括:合作开发、外包咨询和软件销售。核心竞争力是高度专业并且互补的能力为客户研发出先进独特的科学、工程、管理软件工具,被小型设计团队和大型航空航天公司广泛采用并给予高度认可。

从1985年发布第一个版本至今已历经32年的时间。

在概念设计阶段和运营阶段都需要,类似软件有AirBus/PEP,Boeing/BMAP,NASA/FLOPS


总体.png


产品:

           飞行性能分析软件及定制开发

             APP(Air Performance Program),多学科设计平台集成

           高质量飞机模型

             空客A320,波音747,活塞动力轻型战斗机,喷气战斗机,混合电推进无人机

             信息包括:质量,燃油重量,有效载荷,气动,限制条件,推进系统,挂载

2. APP软件

2.1 适用范围

海拔高度在8万米以下,马赫数小于3

           商用、民用、军用固定翼飞机

           无人机、喷气飞机、涡桨飞机、教练机、战斗机、滑翔机

           推进方式:混合电推进、喷气推进、螺旋桨推进


飞机类型.png


2.2合作项目及客户

           阳光动力号太阳能飞机

           JANUS超轻超高速高级教练机

           欧洲首架无人隐形战斗机“神经元”

           SILAIR欧盟第六框架计划项目

           飞碟垂直飞行器

           FFA-2000教练机


客户.png


2.3 功能模块:

点性能和轨迹性能反映飞机某些或某个方面的飞行性能,而任务性能则综合了点性能和轨迹性能,组成为实现某项作战任务的综合性能,全面地反映飞机执行飞机/作战任务的综合效能。

           飞机模型

             质量属性、飞行和结构限制条件、几何和气动参数、挂载参数、推进系统参数(喷气发动机、内燃机、増程器、电动机)


升阻力极曲线.png发动机参数.png螺旋桨.png


           点性能

             飞机在运动过程中某型特征点的瞬时性能,如给定高度的最大平飞速度、海平面最大爬升率等。点性能具有重要的典型性质,常常作为飞机总体设计、性能指标的主要内容。

             计算结果:爬升率,爬升角,巡航速度,耗油率,比航程,操纵性(转弯率,转弯半径,载荷因子,比剩余功率)


点性能SEP.png能量操纵性.png


           轨迹性能

             飞机在运动过程中经历一定时间过程的性能,如起飞距离、爬升时间等等。在飞机技术说明书中,特别是飞行手册中常使用轨迹性能图表以反映飞机飞行性能。可考虑跑道条件:干/湿/冰/雪。

             计算结果:包含滑行、抬轮、过渡和爬升的起飞全过程(时间、距离和耗油)、着陆距离、平衡场长、中断起飞

           任务性能

             或称之为任务特性,反映飞机从起飞到降落或者返回基地完成给定任务的能力,是飞机从起飞、爬升、巡航、作战、下降、着陆、转场等全过程的综合能力。具体指标:距离(作战半径),时间和燃料消耗。通过调用GasTurb dll动态链接库可以提供实时的准确的发动机参数。

             计算结果:航程、续航时间,任务半径,载荷航程,燃油

             针对不同飞行器类型的适航条例:美国军工MIL-STD-3013,美国FAR Part 23&25欧洲EASA CS 23&25


任务性能.png


           参数敏感性分析和权衡研究

             飞行轨迹优化、运营经济性分析,任务剖面优化

             战斗机作战半径,无人机巡检长度


最优马赫数.png


2.4 先进特点和高级应用

           独一无二的求解2.5D方程:起飞、中断起飞、平衡场长、降落。相比传统分析方法计算起飞距离有很大优势

             飞行过程随时间变化的瞬态求解

             包含时间瞬态项和攻角AoA变化的质心运动方程

             起飞和降落时的多领航技术

             无任何简化的完整气动升阻力数据

             起落架摩擦阻力、擦尾角/过早抬轮、单发/双发起飞


分析方法误差.png起飞.png


           飞行任务的建模、分析配置模块化灵活组合,有效提高工作效率


组合.png


           混合电推进飞机建模


电推进.png


           强大的脚本语言环境PyAPP

          基于Python语言开发专业库、类、函数,高度易学自动化:多目标优化,第三方集成,大量重复性工作


图片1.png


          代码已在github上共享,网址:https://github.com/ALR-Aerospace/pyAPP6Tools

          基于脚本语言自动执行所有飞行性能计算,优化任务剖面,绘制图表,如:飞行各阶段耗油情况柱形图


耗油率占比.png爬升优化.png


          在MDO多学科平台下后台脚本调用APP软件和GasTurb软件


飞发一体.png


          APP基于PyGasTurb调用GasTurb 动态链接库联合实时仿真

             Dynamic Link Library,即动态链接库,这种库包含了可由多个程序同时使用的代码和数据。

             它是microsoft在windows操作系统中实现共享函数库概念的一种实现方式。


调用GasTurb.png