Prediction of the dynamic characteristics and control of aircraft in prescribed trajectory flight

A unified and general approach to modeling and simulation of aircraft prescribed trajectory flight is presented in the paper. The program of motion is composed of a specified trajectory in space (two constrains on the aircraft position), a required fuselage attitude with respect to the trajectory, and optionally, elevator and rudder deflections and thrust changes, a tangent realization of the trajectory constrains arises, which yields two additional constraints on the fuselage attitude (which thus becomes fully specified). The govering equations of the programmed motion are developed in the form of differential-algebraic equations, and a method of solving the equations is proposed. The solution consist of variations of the aircraft state variables and the required control that ensures realization of the prescribed motion program. This gives a unique opportunity to study simulated control strategies and evaluate feasibility of modeled aircraft mission. Some results of numerical simulations are reported.

Predykcja własności dynamicznych i sterowania samolotem w ruchu programowym po założonej trajektorii. W pracy przedstawione jest uogólnione i zmodyfikowane podejście do modelowania i symulacji programowego ruch samolotu. Program ruchu budowany jest za pomocą założonej trajktorii przestrzennej (dwa warunki więzów nakładane na położenie samolotu), narzuconych zmian konfiguracji płatowca względem tej trajektorii oraz, opcjonalnie, zmian prędkości lotu. W przypadku samolotu sterowanego klasycznie za pomocą wychyleń powierzchni sterowych (lotek oraz sterów wysokości i kierunku) oraz zmiany siły ciągu, realizacja więzów trajektorii lotu jest styczna, co implikuje dwa dodkowe warunki na zmiany konfiguracji płatowca względem trajektorii. W ten sposób zmiany konfiguracji kątowej płatowca stają się w pełni określone (zaprogramowane). Równania ruchu programowego generowane są w postaci równań różniczkowo-algebraicznych. Proponowana jest metoda numerycznego rozwiązania tych równań. Jako rozwiązania są zmiany w czasie zmiennych stanu ruchu samolotu oraz przebiegi sterowania samolotem wymagane dla ścisłej realizacji więzów programowych. Otwiera to nowe możliwości analizy symulowanych manewrówsamolotu oraz oceny ich realizowalności. Przytaczne są wybrane wyniki symulacji numerycznej.