Aerospace Blockset

Modele, simule y analice la dinámica de vehículos aeroespaciales

Aerospace Blockset™ proporciona bloques y ejemplos de referencia de Simulink^® para modelar, simular y analizar plataformas de aeronaves y naves espaciales de alta fidelidad. Incluye la dinámica de vehículos, modelos validados del entorno de vuelo y bloques para comportamiento de pilotos, dinámica de actuadores y propulsión. Las operaciones matemáticas aeroespaciales y las transformaciones espaciales y del sistema de coordenadas integradas permiten representar el movimiento y la orientación de aeronaves y naves espaciales. Para examinar los resultados de simulación, puede conectar bloques de visualización 2D y 3D al modelo.

Aerospace Blockset proporciona arquitecturas de modelos estándar para crear modelos de plataformas de vehículos reutilizables. Estos modelos de plataforma pueden soportar análisis de vuelo y misión; estudios conceptuales; diseño detallado de misiones; desarrollo de algoritmos de orientación, navegación y control (GNC); pruebas de integración de software; y pruebas hardware-in-the-loop (HIL) para aplicaciones de vuelo autónomo, radar y comunicaciones.

Más información:

Modelado de vehículos de vuelo atmosférico
Simulación de naves espaciales
Análisis de vuelo y GNC
Modelos de entorno
Visualización de vuelo
Componentes de vehículos

¿Qué es Aerospace Blockset?

White paper gratuito

Machine learning en las misiones espaciales: un cambio revolucionario en la detección basada en visión

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Modelado de vehículos de vuelo atmosférico

Utilice bloques para modelar la dinámica de plataformas de vuelo atmosférico, realizar simulaciones y comprender el comportamiento del sistema en diversas condiciones de vuelo y entorno.

Ecuaciones de movimiento para una masa puntual, 3DoF y 6DoF

Utilizando los bloques de ecuaciones de movimiento, modele y simule la masa puntual y la dinámica de tres y seis grados de libertad de vehículos de vuelo atmosférico de masa fija o variable. Defina representaciones de ecuaciones de movimiento en el fuselaje, el viento y los sistemas de coordenadas ECEF (centradas en la Tierra, fijas en la Tierra). Realice transformaciones entre sistemas de coordenadas y efectúe conversiones de unidades para garantizar la coherencia de los modelos.

Ecuaciones de movimiento

Acerca de los sistemas de coordenadas aeroespaciales

Transformaciones de ejes

Conversiones de unidades

Representación 3D de un vehículo de vuelo con flechas que indican seis grados de libertad.

Sistema de coordenadas fijado al fuselaje para vehículos aeroespaciales.

Derivados de Data Compendium

Importe coeficientes aerodinámicos de Digital Data Compendium (DATCOM) en MATLAB^® para modelar geometrías de vehículos de ala fija. Luego, simule las fuerzas y los momentos aerodinámicos del vehículo en Simulink^®.

Diseño de avionetas

Fuerzas y momentos de Digital DATCOM

Aeronave en vuelo creada mediante la importación de coeficientes aerodinámicos de DATCOM.

Ejemplo donde se utilizan coeficientes aerodinámicos de DATACOM.

Aplicación de referencia

Explore un ejemplo listo para simular y observe cómo se utiliza Aerospace Blockset para modelar la dinámica de una aeronave.

Análisis de componentes eléctricos para aeronaves híbridas y eléctricas

Modelo de una aeronave eléctrica híbrida y una gráfica que representa la carga útil y el barrido de la capacidad de la batería.

Ejemplo de modelado de la dinámica de una aeronave híbrida.

Simulación de naves espaciales

Modele, simule, analice y visualice el movimiento y la dinámica de satélites pequeños con los bloques de librería CubeSat Vehicle y Spacecraft Dynamics. Utilizando datos de efemérides del sistema solar, calcule la posición y la velocidad de objetos celestes en una fecha concreta del calendario juliano y describa la nutación de la Tierra y la libración de la Luna.

Dinámica de CubeSats y naves espaciales

Modele el movimiento y la dinámica de satélites y constelaciones. Propague órbitas a diferentes niveles de fidelidad y calcule las rotaciones requeridas para las maniobras de actitud del vehículo. Visualice trayectorias y planifique misiones de alto nivel con el objeto satelliteScenario de Aerospace Toolbox.

Modelado y simulación de CubeSats

Bloque Orbit Propagator

Bloque Attitude Profile

Investigadores realizan pruebas de los algoritmos de control para los satélites SPHERES de la NASA con un simulador basado en MATLAB

Modelado de una constelación de satélites GNSS (5:19)

Constelación satelital modelada con el bloque Orbit Propagator.

Efemérides planetarias

Con los coeficientes de Chebyshev obtenidos del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, utilice Simulink para describir la posición y la velocidad de cuerpos celestes del sistema solar en relación con un objeto central específico en una fecha concreta del calendario juliano. También puede aumentar la precisión del modelo incorporando la nutación de la Tierra y la libración de la Luna.

Fenómenos celestes

Bloques para calcular el movimiento de los cuerpos celestes e implementar la nutación de la Tierra y la libración de la Luna.

Bloques para describir los atributos de cuerpos del sistema solar.

Aplicaciones de referencia

Iníciese con ejemplos listos para simular de naves espaciales.

Modelado de constelaciones con el bloque Orbit Propagator

Análisis de misión con el bloque Orbit Propagator

Modelo de Simulink con el bloque Orbit Propagator.

Ejemplo listo para simular de la planificación de misión de alto nivel para órbitas satelitales.

Análisis de vuelo y GNC

Utilice plantillas y funciones para realizar análisis avanzados de la respuesta dinámica de vehículos aeroespaciales, y utilice bloques GNC para controlar y coordinar su vuelo.

Orientación, navegación y control

Utilice bloques de orientación para calcular la distancia entre dos vehículos; bloques de navegación para modelar acelerómetros, giroscopios y unidades de medida inerciales (IMU); y bloques de control para controlar el movimiento de los vehículos aeroespaciales.

Proyecto de cuadricóptero

Orientación, navegación y control (GNC)

Gulfstream Aerospace desarrolla un simulador de vuelo pilot-in-the-loop

Escuela de posgrado naval acelera el desarrollo y las pruebas de algoritmos de orientación de naves espaciales con un banco de pruebas de prototipado rápido de sistemas de control

Ejemplo de un modelo de GNC para un dron del tamaño de la palma de la mano.

Análisis de control de vuelo

Utilice Aerospace Blockset y Simulink Control Design™ para realizar análisis avanzados de la respuesta dinámica de vehículos aeroespaciales. Utilice plantillas para comenzar, y funciones para calcular y analizar las cualidades de vuelo de los fuselajes modelados en Simulink según los estándares MIL-F-8785C y MIL-STD-1797A.

Analice la respuesta dinámica y las cualidades de vuelo de los vehículos aeroespaciales

Modelo de Simulink para el análisis de la calidad de vuelo de un De Havilland Beaver 6DOF.

Uso de plantillas integradas para iniciar un análisis.

Modelos de entorno

Utilice modelos de entorno validados para representar perfiles estándares de atmósfera, gravedad y campo magnético e implementar condiciones estándares de viento.

Atmósfera

Utilice bloques que implementan representaciones matemáticas de estándares atmosféricos, como la Atmósfera estándar internacional (ISA) y el modelo atmosférico del Comité para la ampliación de la atmósfera estándar (COESA) de 1976.

De Havilland Beaver y el modelo atmosférico de COESA

Bloques de modelos atmosféricos

Modelo de De Havilland Beaver en vuelo y el bloque COESA Atmosphere Model.

De Havilland Beaver y el modelo atmosférico de COESA.

Gravedad y campos magnéticos

Calcule la gravedad y los campos magnéticos utilizando modelos estándar. Los bloques de la librería Environment permiten implementar los modelos geopotenciales terrestres, los modelos magnéticos mundiales y el campo de referencia geomagnético internacional, incluidos EGM2008, WMM2020 e IGRF13. También puede calcular la altura y las ondulaciones en función de datos geoidales descargables a través de Add-On Explorer.

Modelos de gravedad con sistema de referencia de precesión

Modelo magnético mundial: cálculo del campo magnético de la Tierra en una ubicación y una hora específicas

Bloques de gravedad y campos magnéticos

Intensidades del campo magnético de la Tierra utilizando la 13.ª generación del campo de referencia geomagnético internacional.

Cálculo del campo magnético de la Tierra y la variación secular con el modelo de campo magnético IGRF-13.

Viento

Agregue efectos de viento a simulaciones de vuelo mediante la inclusión de representaciones matemáticas procedentes de los estándares MIL-F-8785C y MIL-HDBK-1797 y los Modelos de viento horizontal (HWM) del U.S. Naval Research Laboratory.

Simulación de HL-20 afectada por modelos de viento

Bloques de modelos de viento

Aterrizaje de HL-20 con simulación de ráfagas, turbulencia y cortante del viento.

Visualización de vuelo

Visualice la dinámica de vuelo del vehículo utilizando instrumentos de vuelo de cabina estándar o conectando su simulación al simulador de vuelo FlightGear.

Instrumentos de vuelo

Utilice bloques de instrumentos de vuelo para mostrar variables de navegación. Entre los bloques disponibles en la librería Flight Instruments se incluyen indicadores de velocidad aérea, de régimen de ascenso y de temperatura de gases de escape, así como altímetro, horizonte artificial y coordinador de viraje.

HL-20 con bloques de instrumentos de vuelo

Instrumentos de vuelo

Visualización de datos de vuelo con bloques de instrumentos de vuelo.

Interfaz de simulador de vuelo

Visualice la dinámica de vehículos aeroespaciales en un entorno 3D utilizando la interfaz de simulador de vuelo de FlightGear. Comience con un ejemplo de simulación del vehículo de reentrada con fuselaje sustentador HL-20 de la NASA.

Uso de la interfaz de simulador de vuelo: HL-20

Animación 6DoF preconfigurada de FlightGear

Simulación de una aeronave en un entorno en 3D basado en Unreal Engine (4:47)

Aeronave modelada en Simulink con la interfaz de FlightGear.

Ejemplo de visualización de la simulación de HL-20 en FlightGear.

Componentes de vehículos

Modele componentes de vehículos, tales como actuadores lineales y no lineales, comportamiento de pilotos humanos y sistemas de motores.

Actuadores

Represente actuadores lineales y no lineales en función de su frecuencia natural, tasa de amortiguamiento, límite de velocidad y límites de deflexión.

Diseño de un sistema de guía en MATLAB and Simulink

Cómo crear un sistema de actuador sencillo

Bloque Nonlinear Second-Order Actuator con una sola entrada y salida.

Modelado de un actuador no lineal sin derivar su dinámica.

Modelos de pilotos

Incluya la respuesta del piloto en los modelos dinámicos usando funciones de transferencia para representar el tiempo de reacción del piloto. La librería de modelos de pilotos incluye tres bloques que implementan los modelos Tustin, crossover y de precisión.

Modelo de piloto Tustin

Modelos de pilotos

Bloque Tustin Pilot Model con dos entradas y una sola salida.

Bloque que representa la función de transferencia para el modelo de piloto Tustin.

Sistemas de motores

El bloque Turbofan Engine System calcula la propulsión y el caudal másico de combustible de un sistema turboventilador de doble flujo controlado en una posición del acelerador, un número Mach y una altitud determinados.

Sistema de motor de turboventilador