Aerospace Blockset

항공우주 비행체의 동역학을 모델링, 시뮬레이션 및 분석할 수 있습니다.

Aerospace Blockset™은 고충실도 항공기 및 우주선 플랫폼을 모델링, 시뮬레이션 및 분석하기 위한 Simulink® 참조 예제와 블록을 제공합니다. 비행체의 동역학, 비행 환경에 대한 검증된 모델, 그리고 조종사 동작, 액추에이터 동역학 및 추진을 위한 블록이 있습니다. 내장된 항공우주 수학 연산과 좌표계 및 공간 변환을 통해 항공기와 우주선의 운동과 방향을 나타낼 수 있습니다. 시뮬레이션 결과를 검사할 수 있도록 2D 및 3D 시각화 블록을 모델에 연결할 수 있습니다.

Aerospace Blockset은 재사용 가능한 비행체 플랫폼 모델을 구축하기 위한 표준 모델 아키텍처를 제공합니다. 이러한 플랫폼 모델은 자율 비행, 레이더 및 통신 응용 분야에서의 비행 및 임무 분석, 개념 연구, 상세한 임무 설계, GNC(유도항법제어) 알고리즘 개발, 소프트웨어 통합 테스트 및 HIL(Hardware-In-the-Loop) 테스트를 지원할 수 있습니다.

시작하기:

    대기권 비행체 모델링

블록을 사용하여 대기권 비행 플랫폼의 동역학을 모델링하고, 시뮬레이션을 수행하고, 다양한 비행 및 환경 조건에서 시스템의 거동을 이해할 수 있습니다.

점질량, 3DoF 및 6DoF 운동 방정식

운동 방정식 블록을 사용하여 고정 또는 가변 질량 대기권 비행체의 점질량과 3DoF 및 6DoF 동역학을 모델링하고 시뮬레이션할 수 있습니다. 강체의, 바람의, 그리고 ECEF(지구중심고정) 좌표계에서의 운동 방정식 표현을 정의할 수 있습니다. 좌표계 간의 변환을 수행하고 단위 변환을 수행하여 모델의 일관성을 확보할 수 있습니다.

항공우주 비행체의 물체 고정 좌표계.

Data Compendium 미계수

디지털 DATCOM(Data Compendium) 공기역학 계수를 MATLAB®으로 가져와 고정익 비행체의 형상을 모델링할 수 있습니다. 그런 다음 Simulink®에서 비행체의 공기력 및 모멘트를 시뮬레이션할 수 있습니다.

DATCOM 공기역학 계수 사용의 예.

참조 응용 사례

즉시 시뮬레이션 가능한 예제를 통해 항공기 동역학 모델링에서 Aerospace Blockset이 어떻게 사용되는지를 살펴볼 수 있습니다.

하이브리드 항공기의 동역학 모델링 예.

우주선 시뮬레이션

CubeSat Vehicle 및 Spacecraft Dynamics 라이브러리 블록으로 소형 위성의 운동과 동역학을 모델링, 시뮬레이션, 분석 및 시각화할 수 있습니다. 태양계 천체력 데이터를 사용하여 주어진 율리우스 적일의 천체 위치와 속도를 계산하고 지구 장동과 달의 칭동을 나타낼 수 있습니다.

CubeSat 및 우주선 동역학

위성과 위성군의 운동과 동역학을 모델링할 수 있습니다. 다양한 수준의 충실도에서 궤도를 전파하고 비행체 자세 기동에 필요한 회전을 계산할 수 있습니다. Aerospace Toolbox의 satelliteScenario 객체를 이용하여 궤적을 시각화하고 하이 레벨 임무 계획을 수행할 수 있습니다.

Orbit Propagator 블록으로 모델링된 위성군의 시각화.

행성 천체력

NASA의 JPL(Jet Propulsion Laboratory)에서 얻은 체비쇼프 계수로 Simulink를 사용하여 주어진 율리우스 적일의 특정 중심 객체를 기준으로 한 태양계 천체의 상대적 위치와 속도를 나타낼 수 있습니다. 또한 지구 장동과 달의 칭동을 수용하여 모델의 정확도를 개선할 수도 있습니다.

태양계 천체의 특성을 나타내는 블록.

참조 응용 사례

즉시 시뮬레이션 가능한 우주선 예제로 시작할 수 있습니다.

위성 궤도에 대한 하이 레벨 임무 계획을 제공하는 즉시 시뮬레이션 가능한 예제.

GNC 및 비행 분석

템플릿과 함수를 사용하여 항공우주 비행체의 동적 응답에 대한 고급 분석을 수행하고, GNC 블록을 사용하여 해당 비행체의 비행을 제어 및 조정할 수 있습니다.

GNC(유도항법제어)

유도 블록을 사용하여 두 비행체 간 거리를 계산하고, 항법 블록을 사용하여 가속도계, 자이로스코프 및 IMU(관성 측정 장치를 모델링하고, 제어기 블록을 사용하여 항공우주 비행체의 움직임을 제어할 수 있습니다.

손바닥 크기의 드론에 대한 GNC 모델의 예.

비행 조종 분석

Aerospace Blockset 및 Simulink Control Design™을 사용하여 항공우주 비행체의 동적 응답에 대한 고급 분석을 수행할 수 있습니다. 템플릿을 사용하여 시작하고, MIL-F-8785C 및 MIL-STD-1797A 표준을 기반으로 Simulink에서 모델링된 기체의 비행성을 함수를 사용하여 계산하고 분석할 수 있습니다.

내장된 템플릿을 사용하여 분석을 시작합니다.

환경 모델

검증된 환경 모델을 사용하여 표준 대기, 중력 및 자기장 프로파일을 나타내고 표준 바람 조건을 구현할 수 있습니다.

대기

(ISA(International Standard Atmosphere) 및 1976 COESA(Committee on Extension to the Standard Atmosphere) 대기 모델과 같은 대기 표준의 수학적 표현을 구현하는 블록을 사용할 수 있습니다.

COESA 대기 모델을 사용하는 De Havilland Beaver의 예.

중력 및 자기장

표준 모델을 사용하여 중력과 자기장을 계산할 수 있습니다. 환경 라이브러리의 블록을 통해 EGM2008, WMM2020, IGRF13 등의 Earth Geopotential Model, World Magnetic Model 및 International Geomagnetic Reference Field를 구현할 수 있습니다. 애드온 탐색기에서 지오이드 데이터를 다운로드하여 높이와 기복을 계산할 수도 있습니다.

IGRF-13 자기장 모델을 이용하여 지구의 자기장과 영년 변화를 계산합니다.

바람

MIL-F-8785C 및 MIL-HDBK-1797 표준과 U.S. Naval Research Laboratory HWM(Horizontal Wind Model)의 수학적 표현을 포함하여 비행 시뮬레이션에서 바람이 미치는 영향을 추가할 수 있습니다.

시뮬레이션된 급변풍(wind shear), 돌풍 및 난기류 상황에서의 HL-20 착륙. 

비행 시각화

표준 조종석 비행 계기를 사용하거나 시뮬레이션을 FlightGear 비행 시뮬레이터에 연결하여 비행체의 비행 동역학을 시각화할 수 있습니다.

비행 계기

비행 계기 블록을 사용하여 항법 변수를 표시할 수 있습니다. 비행 계기 라이브러리에서 사용할 수 있는 블록에는 대기속도계, 승강계, 배기가스 온도계, 고도계, 인공 지평선 및 선회계가 있습니다.

비행 계기 블록을 사용한 비행 데이터 보기.    

비행 시뮬레이터 인터페이스

FlightGear의 비행 시뮬레이터 인터페이스를 사용하여 3D 환경에서 항공우주 비행체의 동역학을 시각화할 수 있습니다. NASA의 HL-20 리프팅 바디 재진입 비행체를 사용하는 예를 실행하여 시작할 수 있습니다.

FlightGear를 사용한 HL-20 시뮬레이션의 시각화 예.

비행체 구성요소

선형 및 비선형 액추에이터, 인간 조종사 동작, 엔진 시스템 같은 비행체 구성요소를 모델링할 수 있습니다.

액추에이터

고유 주파수, 감쇠비, 레이트 제한 및 변위 제한에 기반하여 선형 및 비선형 액추에이터를 나타낼 수 있습니다.

동역학 도출 없이 비선형 액추에이터를 모델링합니다.

조종사 모델

전달 함수를 사용하여 조종사의 반응 시간을 나타냄으로써 동적 모델에 조종사 응답을 포함할 수 있습니다. 조종사 모델 라이브러리에는 Tustin, 정밀 및 크로스오버 모델을 구현하는 세 개의 블록이 있습니다.

Tustin 조종사 모델에 대한 전달 함수를 나타내는 블록.

엔진 시스템

Turbofan Engine System 블록은 특정 스로틀 위치, 마하수 및 고도에서의 제어되는 터보팬 엔진 시스템의 추력 및 연료 질량 유량을 계산할 수 있습니다.

엔진과 제어기를 모두 포함하는 Turbofan Engine System 블록.

대한항공의 모델 기반 설계를 사용한 UAV 비행 조종 소프트웨어 개발 및 검증 속도 단축 사례

대한항공은 비행 조종 법칙과 운용 로직을 설계 및 시뮬레이션하고 생산 코드를 생성 및 검증하고 HIL 테스트를 수행했습니다.