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静不稳定飞控怎么写

2023-02-15 04:03 作者:昊天dhtv587  | 我要投稿

静不稳定飞控应该怎么写?

先说一嘴,up主并没有专门学过这些东西,所以,以下言论皆为脑补


先了解什么是静不稳定,

在简单飞机里面,红球代表重心,蓝球代表升力中心,


一般情况下,蓝球要在红球的后面,飞机才能保持稳定,而且距离越远越稳定,即静稳定


相反


红球在蓝球的后面,则是静不稳定,而距离越远则越不稳定


形象的说,类似于

一个是用线牵着风筝的前部飞,

一个是用竹竿捅着风筝的后部飞,

哪个稳定,人一眼就可以看出来









静不稳定的优势是什么?

up主经过了解主要是两点


1 由于战斗机变得极不稳定,所以与静稳定战斗机相比,在做到相同的机动时,翼面的偏转可以做得更小,翼面变化小阻力也就跟着变小


2在现实里,飞机在超音速的过程中,升力中心会大幅度后移,如果是静稳定战斗机的话,其机动性很可能会比客机还稳,所以说静不稳定战斗机即使升力中心后移了,也还是很灵活的,就这样,其获得了优秀的超音速性能








静不稳定飞控的编写分为两种,

一种是常规布局,一种是鸭翼布局


首先要知道鸭翼布局是很有优势的

鸭翼布局在静不稳定飞控有着先天的巨大优势,优势在哪里

我们假设一架静不稳定飞机失控抬头了,这时要抑制抬头的趋势,飞机的鸭翼需要迎风向下偏转进行抑制,


那么鸭翼的偏转角度和气流的角夹角会变大还是变小?


思考一下就会发现,因为飞机失控抬头,所以鸭翼向下偏转来进行抑制,气流与鸭翼的夹角反而是会变小的


也就是说鸭翼可以始终预期留保持一个与气流较小的夹角,不容易发生鸭翼失速的情况


这个时候看常规布局的战斗机,思考一下就会发现其表现完全相反,在对失控进行抑制时,常规布局的尾翼反而会与气流的角度变大,进而更容易失控。


静不稳定的鸭翼飞机可以说天生就有着巨大优势,所以这两种布局的飞控原理也完全不一样











我做的飞控的原理和组成部分


鸭翼的飞控根据我的理解主要有五个部分组成


1鸭翼始终与气流平行

(通过检测AngleOfAttack获得迎风角的数据,将其除以鸭翼转轴的角度输入转轴中 可以使其与迎角始终平行)

目的是使鸭翼始终与气流平行保持升力,不至于跟随因为机身抬头过度导致鸭翼失去升力


2飞机纵轴的操纵指令的输入

只是保持鸭翼不失速是不行的,还要确保能够输入指令,而输入指令主要有以下几种方式

第一个直接加入Pitch 优点是简单直白,但缺点是太刚硬,直来直去,飞机可能会因为操作粗鲁而失去控制

第二个用PID追赶迎角 优点是较为柔和,但缺点是在飞机降落或低速时,本身就会有一定的迎角,和平飞接近零的迎角并不一样,所以如果用PID追赶迎角,降落会比较困难

第三个用PID追赶PitchAngle和Heading,优点是不仅柔和,而且可以直接表现出自动配平的效果,缺点是PItchAngle和Heading在不同RollAngle下的转换可能比较复杂,所以up也没这么做过

第四个是使用PID追赶PitchRate,优点是柔和使用简单且没有明显的缺点,不过没有自动配平的效果,这也是up在流浪地球歼20飞控中使用的方法👇PID(Pitch*30,PitchRate,0.05,0,0.001)


3滤波增加稳定性

如果在鸭翼中加入了刚才那两个部分之后,你可以发现,飞机已经可以进行一定程度的飞行了,但是,飞机会发生许多的抖动,这个时候需要进行稳定它,这个时候可以使用PitchRate(这是Pitch轴的变化率),将它按照一定比例与飞机的晃动相反的方向输入鸭翼的转轴,可以实现增加稳定的效果,不过具体是个什么比例,需要你自己去调试,一般我自己是0.05左右👇

PitchRate*0.05


4自动配平

这个其实可以不加,但是up主觉得既然都写飞控了,那得有个自动配平才足够高级上档次,自动配平其原理本质就是让PID追赶你松开Pitch的一瞬间所处的PitchAngle,至于如何实现这个我就不详细写了,不然本末倒置


5根据不同的速度进行调节

飞机在不同的速度的情况下,灵敏度是不一样的,需要你根据速度来调节,前面的第2,3点需要你根据不同的速度来进行调节,至于如何调,我相信你都把飞控写到这个程度了,自己也应该可以悟出来






常规布局飞控

首先up主并不是很清楚世界上真的会有静不稳定布局的战斗机存在,因为随着迎角的增大,常规布局尾翼会很容易失去升力而失控,up主个人认为,这个世界上的常规布局战斗机基本都是放宽静稳定而非静不稳定


组成部分

1 在简飞里不可使用symmetric型机翼,因为当它的攻角大于12度时,其会瞬间失去升力,基本上常规布局用了symmetric做点大机动就会立刻凉凉,优先使用flatbottom机翼,semi-symmetric则介于两者之间


2 滤波增加稳定性 

与上同鸭翼一样


3 使用PID追赶

常规布局的飞机更容易失控,所以只使用柔和的PID,不宜适用Pitch,其他上同


4自动配平

上同


5随速度调节2,3部分


6注意尾翼的偏转角度

常规布局的尾翼偏转角度不能过大,一般25度以内为宜,因为如果角度过大,例如90度,其本质就相当于尾翼已经不提供任何升力,飞机的升力中心会大幅迁移,变得更加不稳定,那么自然也就失去了控制的可能


基本上,这就是up所理解的飞控的写法,欢迎提供新思路




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