一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法与流程

1.本发明涉及环境仿真技术领域，具体来说，涉及一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法。


背景技术：

2.目前，随着我国民航运输规模的迅速扩大，航班起降密度进一步提高。为了保证旅客的飞行安全及高效运输，减少因为天气变化而造成的航班延误或取消，不同天气环境下的气象预报对机场地面服务保障工作具有十分重要的意义。而不仅仅只是针对恶劣天气进行预报、模拟及仿真，在各种天气环境下，都需要对飞机飞行进行全方面的模拟仿真，以避免天气和环境变化带来的影响，造成不可挽回的损失。
3.现有技术中多采用固定飞行模拟器对飞机进行指定环境的仿真与适应，这些飞行模拟器大部分是在实验室的静态环境下搭建的某一机型专用飞行模拟器，通过设计特定的飞行实验环节，在视景显示器上进行操作与测评，这种飞行模拟系统存在飞行仿真模型单一，系统扩展性和通用性差，飞行数据管理与分析不够完善的缺点。不能够针对各种环境的特性提供全套的仿真，存在很大的局限，可能会导致飞机在后续产生的真实数据超出侧视的安全范围，由此造成设备失灵。
4.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.针对相关技术中的问题，本发明提出一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
6.为此，本发明采用的具体技术方案如下：
7.一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，该方法包括以下步骤：
8.s1、进入标准大气模块；
9.s2、利用一维线性插值计算本地环境参数；
10.s3、计算本地音速；
11.s4、调用非标准大气模块；
12.s5、利用一维线性插值计算本地大气密度参数；
13.s6、退出标准大气模块。
14.进一步的，所述利用一维线性插值计算本地环境参数包括以下步骤：
15.s21、计算本地重力加速度；
16.s22、计算本地气温；
17.s23、计算本地气压；
18.s24、计算本地气压比。
19.进一步的，所述计算本地重力加速度的公式为：
20.g＝gm/r2；
21.其中，g为引力常量，m为地球质量，r为地球中心与飞机的距离。
22.进一步的，所述计算本地气温的公式为：
23.t＝15
‑
(6.5*h)；
24.其中，h为飞机飞行时的几何高度。
25.进一步的，所述计算本地气压的公式为：
26.p＝p
a
*(1
‑
h/44300)
5.26
；
27.其中，p
a
为海拔高度为0m时本地标准大气压，h为飞机飞行时的几何高度。
28.进一步的，所述本地气压比为p/p0；
29.其中，p0为几何高度为0m、温度为15℃时的大气压。
30.进一步的，所述计算本地音速的公式为：
[0031][0032]
其中，t表示当前温度。
[0033]
进一步的，所述利用一维线性插值计算本地大气密度参数包括以下步骤：
[0034]
s51、计算本地大气密度；
[0035]
s52、计算本地大气密度比。
[0036]
进一步的，所述计算本地大气密度的公式为：
[0037]
ρ＝1.293*(p/p
a
)*[273/(t 273)]；
[0038]
其中，p为当前气压，p
a
为标准大气压，t为当前温度。
[0039]
进一步的，所述本地大气密度比为ρ/ρ0；
[0040]
其中，ρ0为几何高度为0m、温度为15℃时的大气密度。
[0041]
本发明的有益效果为：通过对标准大气环境下各种数据的选取、分析与计算，能够针对飞机在标准大气环境下飞行过程中遇到的各种状况进行仿真，并通过航电分系统进行仿真过程中相关数据的采集、计算，从而大大提高飞机模拟仿真的真实可靠性及精密性，进而提高飞机飞行的安全性。此外，本方法在模拟仿真过程中，采用查表和插值的方式获取标准大气数据，从而在保证仿真环境全面的情况下，大大提高计算的速度与精度。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]
图1是根据本发明实施例的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法的流程图；
[0044]
图2是根据本发明实施例的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法的程序框图；
[0045]
图3是根据本发明实施例的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法的标准大气模块拓扑结构图。
具体实施方式
[0046]
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0047]
根据本发明的实施例，提供了一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法。
[0048]
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1
‑
3所示，根据本发明实施例的用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，该方法包括以下步骤：
[0049]
s1、进入标准大气模块；
[0050]
s2、利用一维线性插值计算本地环境参数；
[0051]
s3、计算本地音速；
[0052]
s4、调用非标准大气模块；
[0053]
s5、利用一维线性插值计算本地大气密度参数；
[0054]
s6、退出标准大气模块。
[0055]
其中，本模块提供基于国军标(gjb365.1
‑
1987)北半球标准大气仿真模型，计算在相应飞行高度上沿着飞行轨迹的大气环境温度、大气压力、重力加速度以及大气密度。模拟的气压高度范围为
‑
1000m～飞机升限高度。标准大气模块系统仿真的输入接口如表1所示，输出接口如表2所示；
[0056]
表1标准大气模块输入接口表
[0057]
序号标识说明来源量纲1d_flt00hp气压高度飞行仿真分系统m
[0058]
表2标准大气模块输出接口表
[0059]
[0060][0061]
在一个实施例中，所述利用一维线性插值计算本地环境参数包括以下步骤：
[0062]
s21、计算本地重力加速度；
[0063]
s22、计算本地气温；
[0064]
s23、计算本地气压；
[0065]
s24、计算本地气压比。
[0066]
在一个实施例中，所述计算本地重力加速度的公式为：
[0067]
g＝gm/r2；
[0068]
其中，g为引力常量，m为地球质量，r为地球中心与飞机的距离。
[0069]
在一个实施例中，所述计算本地气温的公式为：
[0070]
t＝15
‑
(6.5*h)；
[0071]
其中，h为飞机飞行时的几何高度。
[0072]
在一个实施例中，所述计算本地气压的公式为：
[0073]
p＝p
a
*(1
‑
h/44300)
5.26
；
[0074]
其中，p
a
为海拔高度为0m时本地标准大气压，h为飞机飞行时的几何高度。
[0075]
在一个实施例中，所述本地气压比为p/p0；
[0076]
其中，p0为几何高度为0m、温度为15℃时的大气压。
[0077]
在一个实施例中，所述计算本地音速的公式为：
[0078][0079]
其中，t表示当前温度。
[0080]
在一个实施例中，所述利用一维线性插值计算本地大气密度参数包括以下步骤：
[0081]
s51、计算本地大气密度；
[0082]
s52、计算本地大气密度比。
[0083]
在一个实施例中，所述计算本地大气密度的公式为：
[0084]
ρ＝1.293*(p/p
a
)*[273/(t 273)]；
[0085]
其中，p为当前气压，p
a
为标准大气压，t为当前温度。
[0086]
在一个实施例中，所述本地大气密度比为ρ/ρ0；
[0087]
其中，ρ0为几何高度为0m、温度为15℃时的大气密度。
[0088]
此外，为了提高计算速度和精度，系统采用查表和插值的方式获取标准大气数据，标准大气数据如表3所示；
[0089]
表3标准大气参数
[0090]
[0091]
[0092]
[0093][0094]
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过对标准大气环境下各种数据的选取、分析与计算，能够针对飞机在标准大气环境下飞行过程中遇到的各种状况进行仿真，并通过航电分系统进行仿真过程中相关数据的采集、计算，从而大大提高飞机模拟仿真的真实可靠性及精密性，进而提高飞机飞行的安全性。此外，本方法在模拟仿真过程中，采用查表和插值的方式获取标准大气数据，从而在保证仿真环境全面的情况下，大大提高计算的速度与精度。
[0095]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1、进入标准大气模块；s2、利用一维线性插值计算本地环境参数；s3、计算本地音速；s4、调用非标准大气模块；s5、利用一维线性插值计算本地大气密度参数；s6、退出标准大气模块。2.根据权利要求1所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述利用一维线性插值计算本地环境参数包括以下步骤：s21、计算本地重力加速度；s22、计算本地气温；s23、计算本地气压；s24、计算本地气压比。3.根据权利要求2所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述计算本地重力加速度的公式为：g＝gm/r2；其中，g为引力常量，m为地球质量，r为地球中心与飞机的距离。4.根据权利要求3所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述计算本地气温的公式为：t＝15
‑
(6.5*h)；其中，h为飞机飞行时的几何高度。5.根据权利要求4所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述计算本地气压的公式为：p＝p
a
*(1
‑
h/44300)
5.26
；其中，p
a
为海拔高度为0m时本地标准大气压，h为飞机飞行时的几何高度。6.根据权利要求5所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述本地气压比为p/p0；其中，p0为几何高度为0m、温度为15℃时的大气压。7.根据权利要求1所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述计算本地音速的公式为：其中，t表示当前温度。8.根据权利要求1所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述利用一维线性插值计算本地大气密度参数包括以下步骤：s51、计算本地大气密度；s52、计算本地大气密度比。9.根据权利要求8所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述计算本地大气密度的公式为：
ρ＝1.293*(p/p
a
)*[273/(t 273)]；其中，p为当前气压，p
a
为标准大气压，t为当前温度。10.根据权利要求9所述的一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，其特征在于，所述本地大气密度比为ρ/ρ0；其中，ρ0为几何高度为0m、温度为15℃时的大气密度。
技术总结
本发明公开了一种用于飞机标准大气环境模拟的仿真方法，该方法包括以下步骤：S1、进入标准大气模块；S2、利用一维线性插值计算本地环境参数；S3、计算本地音速；S4、调用非标准大气模块；S5、利用一维线性插值计算本地大气密度参数；S6、退出标准大气模块。有益效果：通过对标准大气环境下各种数据的选取、分析与计算，能够针对飞机在标准大气环境下飞行过程中遇到的各种状况进行仿真，并通过航电分系统进行仿真过程中相关数据的采集、计算，从而大大提高飞机模拟仿真的真实可靠性及精密性，进而提高飞机飞行的安全性。提高飞机飞行的安全性。提高飞机飞行的安全性。


技术研发人员：孙天琪
受保护的技术使用者：江苏普旭科技股份有限公司
技术研发日：2021.03.26
技术公布日：2021/6/29