Aerospace Toolbox

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Aerospace Toolbox

参照標準とモデルを使用して航空宇宙機の運動を解析および可視化

 

Aerospace Toolbox は、航空宇宙機の誘導と環境の解析、および標準的なコックピット計器またはフライト シミュレーターを使用して飛行の可視化を行うツールおよび関数を提供します。このツールボックスでは、Data Compendium (Datcom) ファイルを MATLAB® に直接インポートして機体の空気力学を表現したり、大気、重力、風、ジオイド高、磁場に関する検証済みの環境モデルを組み込んだりできます。また、組み込み済みの航空宇宙向け数学演算、座標系、および空間変換を使用して機体の運動と方位を評価できます。さらに、MATLAB で標準的なコックピット計器および事前構築済みの FlightGear フライト シミュレーター インターフェイスを使用して、飛行中の機体を直接可視化することができます。

機体運動解析

MATLAB で航空宇宙座標系変換、飛行パラメーター、および四元数演算を使用して、機体の飛行力学や運動を解析できます。

座標系変換

座標系関数を使用して、飛行力学や運動を表すデータ全体で単位を標準化したり、空間表現および座標系を変換したり、機体の挙動を 3 自由度および 6 自由度で表現したりできます。

シミュレーションと実際の飛行データをオーバーレイした例。    

飛行パラメーター

関数を使用して、対気速度、入射角および横滑り角、マッハ数、相対応力、密度、
温度比などの空気力学的な飛行パラメーターを推定できます。

滑走計算の実行例。    

四元数演算

組み込み済みの四元数関数を使用して、ノルム、絶対値、自然対数、乗算、除算、逆べき乗、べき乗、指数を計算できます。また、線形、球面線形、正規化線形の各メソッドにより 2 つの四元数間の補間が可能です。

Astrium が世界初となる航空機と通信衛星の間の双方向レーザー光学リンクを作成。 

環境モデル

検証済みの環境モデルを使用して、標準的な重力および磁場のプロファイルを表現し、特定の高度の大気変数を取得して U.S. Naval Research Laboratory の 水平風モデル を実装することができます。

大気

COSPAR International Reference Atmosphere 1986、1976 COESA、International Standard Atmosphere (ISA)、Lapse Rate Atmosphere、および 2001 U.S. Naval Research Lab Exosphere などの検証済みの環境モデルを使用して、地球の大気を表現できます。

ISA モデルを使用した超音速風洞の例。

重力と磁場

1984 World Geodetic System、1996 Earth Geopotential Model (EGM96)、または World Magnetic Models (WMM) などの標準モデルを使用して重力および磁場を計算したり、天文データをダウンロードしてジオイド高およびジオイド起伏を計算したりできます。

Earth Geopotential Model のジオイド高の例。 

水平風関数を使用して、U.S. Naval Research Laboratory の水平風モデル ルーチンを実装し、1 つ以上の地球物理学データセットに対して、風に関する子午線方向および地域的コンポーネントを計算できます。

atmoshwm 関数の使用例。

飛行の可視化

コックピットの標準的な飛行計器および FlightGear フライト シミュレーターを使用して航空宇宙機の運動を可視化できます。

飛行計器

MATLAB でコックピットの標準的な飛行計器を使用して誘導変数を表示できます。ここでは、対気速度計、上昇率計、排気温度計、高度計、人工水平儀、旋回傾斜計などの計器を使用できます。

事前に記録されている飛行テストデータまたはシミュレーション データを確認。

フライト シミュレーター インターフェイス

FlightGear のアニメーション オブジェクトでは、飛行データと機体の運動を 3 次元環境で可視化できます。

FlightGear での飛行データの再生例。

惑星暦

太陽系の天体暦データを使用して、ユリウス暦の特定の日の惑星の位置と速度を演算し、地球の章動と月の秤動運動を表現できます。

天象関数

MATLAB で、NASA Jet Propulsion Laboratory から取得したチェビシェフ係数を使用して、ユリウス暦の特定の日における太陽系小天体の、特定の物体中心に対する相対的な位置と速度、および地球の章動と月の秤動運動を計算できます。 

惑星歴を使用した洋上での誘導の例 (1947 年の Kon-Tiki 号の航海の概要) の図 

Datcom ファイルのインポート

機体の飛行条件や形状に基づいてデジタル版 Data Compendium (Datcom) から係数を取得し、空気力学的安定性や操縦特性を推定します。

デジタル版 Datcom データ

静的解析および動的解析から空力係数をインポートし、Datcom 出力ファイルの情報を含む構造のセル配列として MATLAB に転送します。

Datcom ファイルのインポート。

新機能

飛行計器

標準的なコックピット計器を使用して測定値を UI Figure ウィンドウで表示

極運動

IAU2000A に基づいて地殻による地軸の動きを計算

超音速時の修正

等価対気速度、較正対気速度、真対気速度の相互変換

中間基準座標系の天極の位置

IAU2000A に基づいて中間基準座標系の天極の位置の調整を計算 

FlightGear インターフェイス

フライト シミュレーター オブジェクトで Version 2018.1 をサポート

これらの機能やそれに対応する関数の詳細については、リリースノートをご覧ください。 

NASA SPHERES

NASA では、MATLAB および関連ツールボックスを使用して衛星の軌跡の最適化および制御アルゴリズムを開発しており、プログラム言語でコードをゼロからすべて作成していたときと比較して開発速度が約 2 倍に向上しました。

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Aerospace Blockset Technical Expert の Greg Drayer Andrade へのお問い合わせ

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