本文將簡單介紹如何利用simulink建立飛（fēi）機動力學模型飛機動力學模型是（shì）模擬飛機飛（fēi）行運動的數學模型，精確的動力學（xué）模（mó）型可以幫助www.17C.com分析飛機的（de）氣（qì）動特性，幫（bāng）助進行飛行控製研究等MATLAB的simulink有專門的航空（kōng）航天模擬板塊，可以很方便的（de）建立飛（fēi）機動（dòng）力學模型。

    1.從6自由度（dù）運動方程開始

    Simulink道具模型眾多 6自由度運動方程模塊中的一種如上圖，6自由度運動方程模塊就是將一係列方程封裝成了一個模塊，輸入飛機所受到的力和力矩（jǔ），就能計算出位置變化、歐拉（lā）角、角速率等（děng）上圖所示模塊（kuài）以歐拉角表示飛機姿態，如有其它需（xū）求，也可以選擇由四元數來表示飛機姿態。

    模塊要求輸入力和力矩，www.17C.com就得計算飛機所受到的力和力矩，而且道（dào）具模型是體軸係的2.飛機受力和力矩計算飛機受力和（hé）力矩（jǔ）基本分3種：氣動力和力矩、發動機力和力矩、重力2.1升（shēng）力（lì）計算升力主要由以下3部分相加而成：全機升力——由Xflr5計算的升力（lì）係數曲線計算。

    升降舵偏轉引起的升力——由導數CLde計算俯仰角速率引起的升力——由導數CLq計算2.2阻力計算阻力一（yī）般隻計算全機阻道具（jù）模型力（lì）即可，即按照Xflr5計算的阻力係數曲線計算如果有需求或有可信的計算數據，也可（kě）增加舵麵（miàn）偏轉引（yǐn）起的阻力（lì），比如要模（mó）擬（nǐ）飛翼布局阻力舵的時候就（jiù）是必不可少的。

    2.3側力計算側力主要由以（yǐ）下4部（bù）分相加而成：側滑角引起的側力——由導數（shù）CYb計算滾轉角速率引起的側（cè）力——由導數CYp計算偏航角速率引起的側力——由導數道具模型CYr計算方向舵引起的側力——由導（dǎo）數CYdr計算2.4滾轉力矩計（jì）算

    滾轉力矩主要由（yóu）以下5部分相加（jiā）而成：側滑角引（yǐn）起的滾轉力（lì）矩——由導數Clb計算（suàn）滾轉角速率引起的滾轉力矩——由導數Clp計算偏航角速率引起的滾轉力矩——由導數Clr計算副翼偏轉引起的滾轉力矩——由導數Clda計算。

    方向舵偏轉引起（qǐ）的滾轉力矩—道具模型—由導數Cldr計算2.5俯仰力矩計算俯仰力矩主要由以（yǐ）下4部分相加（jiā）而成：全機俯仰力矩——由Xflr5計算的俯仰力矩係數曲線（xiàn）計算俯仰角速（sù）率引起的俯仰（yǎng）力矩——由導（dǎo）數Cmq計算洗流時差引起的俯仰力矩——由洗流時差導數計（jì）算。

    升降舵偏轉（zhuǎn）引起的俯仰力矩——由導數Cmde計算2.6偏航力矩計算偏航力矩主要由以下5道具模型部分相加而成：側滑角引起的偏航力矩——由導數Cnb計算滾轉角速率引起的偏航力矩——由導數（shù）Cnp計算偏航角速（sù）率引起的偏航力矩（jǔ）——由導數Cnr計算。

    副翼（yì）偏轉引起（qǐ）的偏航（háng）力矩——由導數Cnda計算方向舵偏轉引起的偏（piān）航力矩——由導數Cndr計算（以上計算涉及動壓、參考長度確定等，不再贅述）需要注意這裏的升力、道具（jù）模（mó）型阻力都屬於在風軸係下定（dìng）義的力，需要進行坐標轉換，將升（shēng）力、阻力、側力分解合成到體軸係。

    風軸係與體（tǐ）軸係的區別就是風軸係以（yǐ）來流方向為X軸，體軸係則以機身方（fāng）向為X軸2.7發動（dòng）機力和力矩及重力發動機推力和力矩根據轉（zhuǎn）速和來流速度進行計算即（jí）可，而（ér）且發動（dòng）機力和力矩就是在體（tǐ）軸係下定義（yì）的（de）重力則可根據飛（fēi）機姿態角直接分解到道具模型體軸係。

    讓氣動力（lì）和力矩、發動機力和力矩、重力在飛機體軸（zhóu）係（xì）下疊加即可得（dé）到總的力（lì）和力矩，再把這個力和力矩輸入到上文中的6自由度運動模塊就完（wán）成了簡單的飛（fēi）行（háng）仿（fǎng）真模型的（de）搭建（jiàn）當然（rán），更（gèng）高級的動力學建模還（hái）包括大氣環（huán）境、舵機模型、飛機質（zhì）量變化、飛機彈性變形等。

    一定要先確定模型的使用場景，判斷（duàn）哪些環節是可以省略而哪些是道具模型必須詳細且真實的，然後一（yī）步一步細化模型（xíng），才（cái）能獲得有效的飛機運動仿真模型（xíng）目前根據之前所設計和計算的結論建立的（de）模型如下：

    發動機模型發動機模型輸入（rù）有左（zuǒ）發轉速、右發轉速（sù）、來流速度、偏（piān）航角（jiǎo）速率，輸出為左右發動機各自產生的力和力矩。

    飛機本體（tǐ）模型飛機本體模型輸入有4個，分別為油門、副翼偏角（jiǎo）、升降舵（duò）偏角、方（fāng）向舵偏角道具模型，以後可以（yǐ）根據需要增加襟（jīn）翼等舵（duò）麵輸出包（bāo）含速度、3向位（wèi）置、歐拉角、迎角、側滑角、3向角速率等，並且可輸（shū）出數據到tacview進（jìn）行軌跡回放。

    以後想基於這個數學模型與大家一起探（tàn）討飛行控（kòng）製律的設計，或者更進（jìn）一步，利用MATLAB對Xplane等軟（ruǎn）件裏的各種飛機進行仿（fǎng）真、控製（zhì）、辨識，並與大家進行這方麵的探討。道具模型（歡迎關注（zhù）公眾號“飛行課（kè）”）