このページは機械翻訳を使用して翻訳されました。最新版の英語を参照するには、ここをクリックします。

Aerodynamic Forces and Moments

空気力係数、動圧、重心、圧力中心、速度を使用して空力とモーメントを計算します。

• 

ライブラリ:
Aerospace Blockset / Aerodynamics

説明

Aerodynamic Forces and Moments ブロックは、重心の周りの空力とモーメントを計算します。

Aerodynamic Forces and Moments ブロック ポート ラベルは、入力座標軸、力の座標軸、および モーメントの座標軸 リストから選択された座標系に基づいて変更されます。

例

HL-20 の飛行計器ブロックと Unreal Engine を使用した視覚化

NASA HL-20 揚力体とコントローラーを Simulink^® と Aerospace Blockset™ でモデル化し、視覚化のために Unreal Engine^® を使用します。

• ライブ スクリプトを開く

制限

• ブロックのデフォルトの状態では、V_b 入力ポートは非表示になり、変換が body-body であると想定されます。

• 重心と圧力中心はボディ軸上にあると想定されます。

• このブロックは安定軸の力やモーメントを出力する機能がありますが、運動方程式ライブラリのブロックは現在、ボディ軸または風軸の力とモーメントのみを受け入れるように設計されています。

端子

入力

Coef — 空気力学的係数

6 要素ベクトル

力とモーメントの空力係数（選択した入力座標軸内）。ベクトルとして指定されます。これらの係数は、軸の選択に応じてベクトルに並べられます。

入力座標軸	入力ベクトル
ボディ	（軸力Cx、横力Cy、法線力Cz、ローリングモーメントCl、ピッチングモーメントCm、ヨーイングモーメントCn）
安定性	（抗力CD(β=0)、横力Cy、揚力CL、ローリングモーメントCl、ピッチングモーメントCm、ヨーイングモーメントCn）
風	（抗力CD、横風力Cc、揚力CL、ローリングモーメントCl、ピッチングモーメントCm、ヨーイングモーメントCn）

データ型: double

q_bar — 動圧

スカラー | 3 要素ベクトル

動圧。1 行 3 列の配列として指定されます。

データ型: double

CG — 重心

3 要素ベクトル

重心。1 行 3 列のベクトルとして指定されます。

データ型: double

CP — 圧力中心

3 要素ベクトル

圧力中心。1 行 3 列のベクトルとして指定されます。モデルの残りの部分がモーメント参照ポイントの使用を反映している限り、これを一般的なモーメント参照ポイントとしてとらえることもできます。

データ型: double

V_b — ボディ軸の速度

3 要素ベクトル

ボディ軸の速度。1 行 3 列のベクトルとして指定されます。

依存関係

入力座標軸パラメーターが Wind または 安定性 に設定されている場合は、このポートが有効になります。

データ型: double

Output

F — 空力

3 要素ベクトル

選択した出力軸における空力。x、y、z 軸の重心における 3 要素ベクトルとして返されます。

データ型: double

M — 空気力学的モーメント

3 要素ベクトル

選択した出力軸の空気モーメント。x、y、z 軸の重心における 3 要素ベクトルとして返されます。

データ型: double

パラメーター

入力座標軸 — 入力係数の座標系

Body (既定値) | 安定性 | Wind

入力係数の座標系。Body (デフォルト)、Stability、または Wind として指定します。

依存関係

安定性 または Wind を選択すると、入力ポート Port_5 が有効になります。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: inputAxes

型: 文字ベクトル

値: 'Body' | 'Stability' | 'Wind'

既定の設定: 'Body'

力の座標軸 — 空力の座標系

Body (既定値) | 安定性 | Wind

空力の座標系。Body (デフォルト)、Stability、または Wind として指定します。

依存関係

安定性 または Wind を選択すると、入力ポート Port_5 が有効になります。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: outputForcesAxes

型: 文字ベクトル

値: 'Body' | 'Stability' | 'Wind'

既定の設定: 'Body'

モーメントの座標軸 — 空気モーメントの座標系

Body (既定値) | 安定性 | Wind

空気モーメントの座標系。Body (デフォルト)、Stability、または Wind として指定します。

依存関係

安定性 または Wind を選択すると、入力ポート Port_5 が有効になります。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: outputMomentAxes

型: 文字ベクトル

値: 'Body' | 'Stability' | 'Wind'

既定の設定: 'Body'

基準領域 — 参照エリア

1 (既定値) | 任意の double 値

空力とモーメントを計算するための参照領域。任意の double 値として指定されます。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: S

型: 文字ベクトル

値: 任意のdouble値

既定の設定: '1'

基準範囲 — 参照スパン

1 (既定値) | 任意の double 値

x 軸と z 軸の空気力学的モーメントを計算するための参照スパン。任意の double 値として指定します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: b

型: 文字ベクトル

値: 任意のdouble値

既定の設定: '1'

基準長 — 基準長さ

1 (既定値) | 任意の double 値

y 軸の空気力学的モーメントを計算するための基準長さ。任意の double 値として指定します。

プログラムでの使用

ブロック パラメーター: cbar

型: 文字ベクトル

値: 任意のdouble値

既定の設定: '1'

アルゴリズム

α を迎角、β を横滑りとします。ボディから安定軸までの回転:

$$C_{s\leftarrow b}=\left[\begin{array}{ccc}\cos (\alpha )& 0& \sin (\alpha )\\ 0& 1& 0\\ -\sin (\alpha )& 0& \cos (\alpha )\end{array}\right]$$

安定軸から風軸への回転と組み合わせることができます。

$$C_{w\leftarrow s}=\left[\begin{array}{ccc}\cos (\beta )& \sin (\beta )& 0\\ -\sin (\beta )& \cos (\beta )& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$$

ボディから風軸までの純回転を生成するには：

$$C_{w\leftarrow b}=\left[\begin{array}{ccc}\cos (\alpha )\cos (\beta )& \sin (\beta )& \sin (\alpha )\cos (\beta )\\ -\cos (\alpha )\sin (\beta )& \cos (\beta )& -\sin (\alpha )\sin (\beta )\\ -\sin (\alpha )& 0& \cos (\alpha )\end{array}\right]$$

モーメント係数はすべてのシステムで同じ表記法を持ちます。力の係数は以下の通りです。安定軸の力の成分には特定の記号がないことに注意してください。ただし、安定軸には他の軸と変わらない 2 つの要素があります。

$$F_A^w\equiv \left[\begin{array}{c}-D\\ -C\\ -L\end{array}\right]=C_{w\leftarrow b}\cdot \left[\begin{array}{c}{X}_A\\ Y_A\\ Z_A\end{array}\right]\equiv C_{w\leftarrow b}\cdot F_A^b$$

コンポーネント/軸	x	y	z
風	CD	CC	CL
安定性	—	CY	CL
ボディ	CX	CY	CZ (–CN)

これらの定義に基づき、D、C、Y (Y = -C)、および L の標準定義を考慮すると、風軸の力の係数には負の単位元 diag(-1, -1, -1) が乗算されます。安定軸の力の係数は diag(-1, 1, -1) で乗算されます。C_N と C_X は、それぞれ法線力係数と軸力係数です (C_N = -C_Z)。

参照

[1] Stevens, B. L., and F. L. Lewis, Aircraft Control and Simulation, John Wiley & Sons, New York, 1992

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2006a より前に導入

参考

Dynamic Pressure | Digital DATCOM Forces and Moments | Estimate Center of Gravity | Moments about CG due to Forces

トピック

• NASA HL-20 揚力体機体