Aerospace Blockset

Modéliser, simuler et analyser la dynamique des véhicules aérospatiaux

Aerospace Blockset™ propose des blocs et des exemples de référence Simulink® pour la modélisation, la simulation et l'analyse de plateformes haute-fidélité d'aéronef et de véhicules spatiaux. Il couvre la dynamique du véhicule et comprend des modèles d'environnement de vol validés et des blocs pour le comportement du pilote, la dynamique des actionneurs et la propulsion. Les opérateurs mathématiques, systèmes de coordonnées et transformations spatiales prédéfinis et adaptés au domaine aérospatial vous permettent de représenter le mouvement et l'orientation des aéronefs et des véhicules spatiaux. Pour examiner les résultats de simulation, vous pouvez connecter des blocs de visualisation 2D et 3D à votre modèle.

Aerospace Blockset propose des architectures de modèles standard pour créer des modèles de plateforme de véhicule réutilisables. Ces modèles de plateforme peuvent supporter l'analyse de vol et de mission, les études conceptuelles, le design de mission détaillée, le développement d'algorithmes de guidage, de navigation et de contrôle (GNC), les tests d'intégration logicielle et les tests HIL (Hardware-in-the-loop) pour les applications de vol autonome, de radar et de communications.

En savoir plus :

    Modélisation de véhicules aérospatiaux

Utilisez des blocs pour modéliser la dynamique des plateformes de véhicule aérospatiaux, réaliser des simulations et comprendre le comportement du système dans différentes conditions de vol et d'environnement.

Équations de mouvement de masse ponctuelle et à 3DoF, 6DoF

Utilisez les blocs d'équations du mouvement pour modéliser et simuler la dynamique des véhicules aérospatiaux fixes ou variables à masse ponctuelle et à 3 et 6 degrés de liberté. Définissez les représentations des équations du mouvement exprimées dans les systèmes de coordonnées du véhicule, du vent et ECEF (Earth-centered, Earth-fixed). Effectuez une transformation entre les systèmes de coordonnées et réalisez des conversions d'unités pour garantir la cohérence du modèle.

Système de coordonnées lié au corps pour véhicules aérospatiaux.

Dérivées Data Compendium

Importez des coefficients aérodynamiques DATCOM (Digital Data Compendium) dans MATLAB® pour modéliser des géométries de véhicule à voilure fixe. Ensuite, simulez les moments et les forces aérodynamiques du véhicule dans Simulink®.

Exemple illustrant l'utilisation de coefficients aérodynamiques DATCOM.

Application de référence

Découvrez un exemple prêt pour la simulation afin de voir comment Aerospace Blockset est utilisé pour modéliser la dynamique des aéronefs.

Exemple de modélisation de la dynamique d'un avion hybride.

Simulation de véhicules spatiaux

Modélisez, simulez, analysez et visualisez le mouvement et la dynamique de petits satellites avec le bloc CubeSat Vehicle et les blocs de la bibliothèque Spacecraft Dynamics. En utilisant les éphémérides du système solaire, calculez la position et la vitesse des objets célestes pour un jour julien donné, et décrivez les mouvements de nutation de la Terre et de libration de la Lune.

Dynamique des CubeSats et des véhicules spatiaux

Modélisez le mouvement et la dynamique des satellites et des constellations. Propagez les orbites à différents niveaux de fidélité et calculez les rotations requises pour les manœuvres d'attitude du véhicule. Visualisez les trajectoires et réalisez la planification de missions à haut niveau avec l'objet satelliteScenario d'Aerospace Toolbox.

Visualisation d'une constellation de satellites modélisée avec le bloc Orbit Propagator.

Éphémérides planétaires

Grâce aux coefficients de Chebyshev obtenus par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, utilisez Simulink pour décrire la position et la vitesse des corps du système solaire par rapport à un objet central spécifié, pour un jour julien donné. Vous pouvez également améliorer la précision de votre modèle en intégrant les mouvements de nutation de la Terre et de libration de la Lune.

Blocs permettant de décrire les attributs des corps du système solaire.

Applications de référence

Démarrez en utilisant des exemples de véhicules spatiaux prêts pour la simulation.

Un exemple prêt pour la simulation qui permet la planification haut niveau de missions pour les orbites de satellite.

GNC et analyse du vol

Utilisez des modèles préconfigurés et des fonctions pour réaliser des analyses avancées de la réponse dynamique des véhicules aérospatiaux et des blocs GNC pour le contrôle et la coordination du vol.

Guidage, navigation et contrôle

Utilisez des blocs de guidage pour calculer la distance entre deux véhicules, des blocs de navigation pour modéliser des accéléromètres, des gyroscopes et des unités de mesure inertielles (IMU), et des blocs de contrôleurs pour contrôler le mouvement des véhicules aérospatiaux.

Exemple de modèle GNC pour un drone de la taille d'une main

Analyse des contrôles de vol

Utilisez Aerospace Blockset et Simulink Control Design™ pour réaliser des analyses avancées sur la réponse dynamique des véhicules aérospatiaux. Utilisez des modèles préconfigurés pour commencer, ainsi que des fonctions pour calculer et analyser les qualités de vol des cellules modélisées dans Simulink, conformément aux normes MIL-F-8785C et MIL-STD-1797A.

Utilisation de modèles prédéfinis pour démarrer votre analyse.

Modèles d'environnement

Utilisez des modèles d'environnement validés pour représenter les profils standard atmosphériques, de gravité et de champ magnétique et implémenter des conditions de vent standard.

Atmosphère

Utilisez des blocs implémentant les représentations mathématiques des normes atmosphériques, telles que International Standard Atmosphere (ISA) et le modèle atmosphérique publié en 1976 par le Comité pour l'extension des normes atmosphériques (Committee on Extension to the Standard Atmosphere, COESA).

Exemple du De Havilland Beaver utilisant le modèle atmosphérique publié par le COESA.

Gravité et champs magnétiques

Calculez la gravité et les champs magnétiques en utilisant des modèles standard. Les blocs de la bibliothèque Environment vous permettent d'intégrer les modèles EGM (Earth Geopotential Models), WMM (World Magnetic Models) et IGRF (International Geomagnetic Reference Field), notamment EGM2008, WMM2020 et IGRF13. Vous pouvez également calculer la hauteur et les ondulations en fonction des données de géoïde téléchargeables via Add-On Explorer.

Calculez le champ magnétique terrestre et sa variation séculaire en utilisant le modèle de champ magnétique IGRF-13.

Vent

Ajoutez les effets du vent dans des simulations de vol en intégrant des représentations mathématiques provenant des normes MIL-F-8785C et MIL-HDBK-1797 et des modèles HVM (Horizontal Wind Model) du laboratoire de recherche U.S. Naval Research Laboratory.

Atterrissage du HL-20 avec simulation de cisaillement, rafales et turbulences.

Visualisation du vol

Visualisez la dynamique de vol du véhicule en utilisant des instruments de vol standard ou en connectant votre simulation au simulateur de vol FlightGear.

Instruments de vol

Utilisez des blocs d'instruments de vol pour afficher les variables de navigation. Les blocs disponibles dans la bibliothèque Flight Instruments incluent des indicateurs de vitesse anémométrique, de vitesse ascensionnelle et de température de gaz d'échappement, ainsi qu'un altimètre, un indicateur d'assiette et un contrôleur de virage.

Affichez les données de vol en utilisant les blocs d'instruments de vol.

Interface du simulateur de vol

Visualisez la dynamique des véhicules aérospatiaux dans un environnement 3D avec l'interface du simulateur de vol pour FlightGear. Lancez-vous en consultant un exemple qui explique comment modéliser le HL-20, la navette de la NASA de type corps portant.

Exemple de visualisation d'une simulation du HL-20 dans FlightGear.

Composants du véhicule

Modélisez les composants du véhicule, tels que des actionneurs linéaires et non linéaires, le comportement du pilote et les systèmes de propulsion.

Actionneurs

Représentez des actionneurs linéaires et non linéaires en fonction de leur fréquence naturelle, de leur amortissement, de la limite de débit et des limites de déflexion.

Modéliser un actionneur non linéaire sans dériver sa dynamique.

Modèles de pilote

Ajoutez la réponse du pilote dans des modèles dynamiques en utilisant des fonctions de transfert pour représenter le temps de réaction du pilote. La bibliothèque Pilot Models inclut trois blocs qui implémentent les modèles Tustin, de précision et de crossover.

Bloc représentant la fonction de transfert pour le modèle de pilote Tustin.

Systèmes de propulsion

Le bloc Turbofan Engine System calcule la poussée et le débit massique de carburant d'un système de turboréacteur à double flux contrôlé à une position du papillon des gaz, un nombre de Mach et une altitude spécifiques.

Le bloc Turbofan Engine System comprend à la fois le moteur et le contrôleur.

Korean Air accélère le processus de développement et la vérification de son logiciel de contrôle de drone avec l'approche Model-Based Design

Korean Air a conçu et simulé les lois de contrôle de vol et la logique opérationnelle, généré et vérifié le code de production, et effectué des tests HIL.