Modellering av en helikopters rörelser TNM085 Modelleringsprojekt, LiU, 2008 Grupp 1: Christian Alfons, Eirik Fredäng, Elias Holmström och Per Lind
Projektbeskrivning Helikopter
En helikopters rörelser Förflyttning i tre dimensioner Rotation i tre dimensioner
En helikopters rörelser Huvudrotorn genererar lyftkraft Förflyttning sker genom lutning av huvudrotorn
En helikopters rörelser Newtons tredje lag Vridmoment som måste motverkas Stjärtrotorn skapar ett kompenserande vridmoment Stjärtrotorn reglerar även yaw Lyftkraft verkar inte på masscentrum Hävarmseffekt
Avgränsningar Styrsystem Överstegring (stall) Detaljerad mekanik
Den fysikaliska modellen – huvudrotor Lyftkraft Rotorns storlek och form Luftens densitet Rotorns vinkelhastighet Rotationsrörelse genom hävarmseffekt
Den fysikaliska modellen – huvudrotor Newtons tredje lag Motorns mekaniska friktion
Den fysikaliska modellen – huvudrotor Huvudrotorns resulterande vridmoment Huvudrotorns vinkelacceleration
Den fysikaliska modellen – tröghetsmoment Skattade tröghetsmoment Helikopterkropp: Cylinder Rotor: Två korslagda stänger
Den fysikaliska modellen – luftmotstånd Vind Luftmotstånd
Den fysikaliska modellen – stjärtrotor Stjärtrotorn ska motverka ett känt vridmoment i helikopterkroppen Kraften från stjärtrotorn verkar på ett känt avstånd från helikopterkroppens masscentrum (hävarm) Kraften beror på stjärtrotorns vinkelhastighet (likt huvudrotorns lyftkraft) Nödvändig vinkelhastighet kan beräknas Avvikelse styr yaw
Den fysikaliska modellen Det totala vridmomentet Helikopterns vinkelacceleration Den totala kraften Helikopterns acceleration
Implementation Java, Java3D Modeller i 3ds Max Kollisionshantering
Implementation – numerisk metod Eulers stegmetod Integrationssteg baserat på modellens snabbaste komponent Integrationssteg för stabil simulering Integrationssteg valdes till 0.010 s
Resultat
Vidareutveckling Mer detaljerad mekanik Varierad luftdensitet Mätning av skattade parametrar Automatreglerat styrsystem Mer avancerad kollisionshantering