Aerospace Toolbox

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Aerospace Toolbox

Analyse und Visualisierung der Bewegung von Luftfahrzeugen anhand von Referenzstandards und Modellen

 

Die Aerospace Toolbox bietet Tools und Funktionen für die Analyse der Navigation und der Umgebung von Luftfahrzeugen und für die Visualisierung ihres Flugs mithilfe von Standard-Cockpitinstrumenten oder einem Flugsimulator. Mit der Toolbox können Sie Dateien aus dem Data Compendium (Datcom) direkt in MATLAB® importieren, um die Aerodynamik von Luftfahrzeugen darzustellen. Außerdem können Sie validierte Umgebungsmodelle für Atmosphäre, Schwerkraft, Wind, Geoidhöhe und magnetische Felder einbinden. Sie können die Bewegung und Ausrichtung von Luftfahrzeugen mithilfe von integrierten mathematischen Operationen für den Luftfahrtbereich sowie Koordinatensystem- und räumlichen Transformationen ermitteln. Sie können das Luftfahrzeug direkt aus MATLAB visualisieren, indem Sie Standard-Cockpitinstrumente sowie die vorgefertigte Schnittstelle für den FlightGear-Flugsimulator verwenden.

Bewegungsanalysen für Luftfahrzeuge

Analysieren Sie Flugdynamik und Bewegung von Luftfahrzeugen in MATLAB mithilfe von Koordinatensystemtransformationen für den Luftfahrtbereich, Flugparametern und Quaternion-Mathematik.

Koordinatensystemtransformationen

Verwenden Sie die Koordinatensystemfunktionen, um Einheiten in verschiedenen Flugdynamik- und Bewegungsdaten zu standardisieren, räumliche Darstellungen und Koordinatensysteme zu transformieren sowie das Verhalten von Flugzeugkörpern mit drei oder sechs Freiheitsgraden zu beschreiben.

Beispiel für das Überlagern simulierter und tatsächlicher Flugdaten.    

Flugparameter

Verwenden Sie Schätzfunktionen für aerodynamische Flugparameter, wie Fluggeschwindigkeit, Einstell- und Schiebewinkel, Machzahl sowie Relativdruck-, Dichte- und Temperaturverhältnisse.

Beispiel für die Durchführung von Gleitflugberechnungen.    

Quaternion-Mathematik

Verwenden Sie integrierte Quaternion-Funktionen für die Berechnung von Norm, Modul, natürlichem Logarithmus, Produkt, Quotienten, Inverses? Potenz oder Exponential. Außerdem können Sie mithilfe der linearen, sphärisch-linearen oder normalisiert-linearen Methode zwischen zwei Quaternionen interpolieren.

Erstellung der weltweit ersten Zweiwege-Laserverbindung bei Astrium. 

Umgebungsmodelle

Verwenden Sie validierte Umgebungsmodelle, um Standardprofile für Schwerkraft und magnetische Felder darzustellen, um atmosphärische Variablen für eine gegebene Höhe zu erhalten und um das Horizontal Wind Model des U.S. Naval Research Laboratory zu implementieren.

Atmosphäre

Verwenden Sie validierte Umgebungsmodelle, darunter COSPAR International Reference Atmosphere von 1986, COESA von 1976, International Standard Atmosphere (ISA), Lapse Rate Atmosphere und U.S. Naval Research Lab Exosphere von 2001, um die Erdatmosphäre darzustellen.

Beispiel für einen Überschall-Windkanal mit dem ISA-Modell.

Schwerkraft und magnetische Felder

Berechnen Sie Schwerkraft und magnetische Felder mithilfe von Standardmodellen wie dem World Geodetic System von 1984, dem Earth Geopotential Model von 1996 (EGM96) oder den World Magnetic Models (WMM), und laden Sie Ephemeridendaten herunter, um Geoidhöhe und Wellenbewegungen zu berechnen.

Beispiel für die Geoidhöhe für das Earth Geopotential Model. 

Wind

Verwenden Sie die Horizontalwindfunktion, um die Routine für das Horizontal Wind Model des U.S. Naval Research Laboratory zu implementieren und die meridionale und zonale Windkomponente für einen oder mehrere geophysikalische Datensätze zu berechnen.

Beispiel für die Verwendung der atmoshwm-Funktion.

Flugvisualisierung

Visualisieren Sie die Bewegung von Luftfahrzeugen mithilfe von Standard-Cockpit-Fluginstrumenten und dem FlightGear-Flugsimulator.

Fluginstrumente

Verwenden Sie Standard-Cockpit-Fluginstrumente in MATLAB, um Navigationsvariablen anzuzeigen. Zu den Instrumenten gehören Indikatoren für die Fluggeschwindigkeit, die Steigrate, die Abgastemperatur, der Höhenmesser, der künstliche Horizont, der Wendezeiger und mehr.

Betrachtung aufgezeichneter Flugtest- oder Simulationsdaten.

Flugsimulator-Schnittstelle

Mit dem Animationsobjekt für FlightGear können Sie Flugdaten und die Bewegung eines Luftfahrzeugs in einer dreidimensionalen Umgebung visualisieren.

Beispiel für die Wiedergabe von Flugdaten in FlightGear.

Planetare Ephemeriden

Verwenden Sie Daten zu den Ephemeriden des Sonnensystems, um die Position und die Geschwindigkeit von Planeten für ein gegebenes Datum des julianischen Kalenders zu berechnen sowie die Erdnutation und die Librationsbewegungen des Mondes zu beschreiben.

Funktionen für Himmelsphänomene

Mit Tschebyscheff-Koeffizienten vom Jet Propulsion Laboratory der NASA können Sie MATLAB verwenden, um die Position und die Geschwindigkeit von Sonnensystemkörpern im Verhältnis zu einem angegebenen zentralen Objekt für ein gegebenes Datum des julianischen Kalenders sowie die Erdnutation und die Mondlibration zu berechnen.

Bild aus dem Beispiel zur Seenavigation mithilfe planetarer Ephemeriden, das die Expedition auf der Kon-Tiki im Jahr 1947 nachzeichnet. 

Importieren von Datcom-Dateien

Verwenden Sie Koeffizienten vom digitalen Data Compendium (Datcom) auf der Grundlage der Flugbedingungen und der Geometrie des Luftfahrzeugs, um seine aerodynamischen Stabilitäts- und Steuerungsmerkmale zu schätzen.

Daten von Digital Datcom

Importieren Sie aerodynamische Koeffizienten aus statischen und dynamischen Analysen, und übertragen Sie sie in MATLAB in Form eines Zell-Arrays von Strukturen, die Informationen zu einer Datcom-Ausgabedatei enthalten.

Importieren von Datcom-Dateien.

Neue Funktionen

Fluginstrumente

Zeigen Sie Messergebnisse mithilfe von Standard-Cockpitinstrumenten in UI-Figur-Fenstern an.

Polbewegung

Berechnen Sie die Bewegung der Rotationsachse in Bezug auf die Erdkruste gemäß IAU2000A.

Korrektur von Überschall-Fluggeschwindigkeiten

Konvertieren Sie zwischen äquivalenter, berichtigter und wahrer Fluggeschwindigkeit.

Position des mittleren Himmelspols

Berechnen Sie Anpassungen der Position des mittleren Himmelspols gemäß IAU2000A. 

FlightGear-Schnittstelle

Unterstützt die Version 2018.1 mithilfe von Flugsimulatorobjekten.

Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.

NASA SPHERES

Die NASA kann Optimierungs- und Steuerungsalgorithmen für Satellitenbahnen mit MATLAB und zugehörigen Toolboxes etwa zweimal so schnell entwickeln wie mit Sprachen, in denen sie alles von Grund auf selbst programmieren muss.

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Kontaktieren Sie Greg Drayer Andrade, den technischen Experten für Aerospace Blockset

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