trudyniisiТруды НИИСИSRISA Proceedings2225-73493033-6422НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» - НИИСИtrudyniisi-76Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯMATHEMATICAL MODELING AND VISUALIZATION IN VIRTUAL ENVIRONMENT SYSTEMSМоделирование движения автомата перекоса виртуальных моделей марсианских летательных аппаратов вертолетного типаSimulation of Swashplate Motion for Virtual Martian Rotorcraft ModelsСтрашновЕ. В.StrashnovE. V.

Москва

strashnov_evg@mail.ruФГУ ФНЦ НИИСИ РАНРоссия202406122025142МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ49Copyright © Страшнов Е.В., 20252025Страшнов Е.В.Strashnov E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.t-niisi.ru/jour/article/view/76

В работе рассматривается задача моделирования движения автомата перекоса несущих винтов летательных аппаратов вертолетного типа в системах виртуального окружения. Для ее решения предлагается подход, в котором вычисление координат составных частей механизма осуществляется без учета их динамики. При реализации такого подхода был задействован метод Ньютона-Рафсона для решения систем нелинейных уравнений. Апробация предлагаемых в статье методов и подходов была проведена в разработанном комплексе виртуального окружения на примере моделирования движения виртуальной модели марсианского вертолета соосной схемы. Результаты апробации показали адекватность и эффективность предложенных в статье решений и их применимость для систем виртуального окружения.

The paper considers the task for rotor swashplate motion simulation of helicopter-type aircraft in virtual environment systems. To solve this task, it is proposed an approach in which the coordinates of mechanism component parts are computed without taking into account their dynamics. When implementing this approach, the Newton-Raphson method was used to solve systems of nonlinear equations. The approbation of methods and approaches proposed in the paper was carried out in developed virtual environment complex using the example of a virtual Martian coaxial helicopter model motion simulation. Approbation results showed the adequacy and effectiveness of solutions proposed in the paper and their applicability for virtual environment systems.

винтокрылый летательный аппаратнесущий винтавтомат перекосашаг винтаметод Ньютона-Рафсонасистемы виртуального окруженияrotorcraftrotorswashplateblade pitchNewton–Raphson methodvirtual environment systemsПубликация выполнена в рамках государственного задания ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН по теме № FNEF-2024-0002 «Математическое моделирование многомасштабных динамических процессов и системы виртуального окружения».ReferencesG.J. Leishman. Principles of helicopter aerodynamics. Second edition, Cambridge university press, 2016, 866 p.G.J. Leishman. Principles of helicopter aerodynamics. Second edition, Cambridge university press, 2016, 866 p.J.M. Seddon, S. Newman. Basic Helicopter Aerodynamics. 3rd ed. John Wiley & Sons, 2011.J.M. Seddon, S. Newman. Basic Helicopter Aerodynamics. 3rd ed. John Wiley & Sons, 2011.B. Mettler. Identification modeling and characteristics of miniature rotorcraft. Kluwer, Norwell, 2002.B. Mettler. Identification modeling and characteristics of miniature rotorcraft. Kluwer, Norwell, 2002.A.R.S. Bramwell, D. Balmford, G. Done. Bramwell’s helicopter dynamics. Elsevier, 2001.A.R.S. Bramwell, D. Balmford, G. Done. Bramwell’s helicopter dynamics. Elsevier, 2001.D. Schafroth. Aerodynamics, modeling and control of an autonomous micro helicopter. Ph.D. Thesis. ETH Zurich, 2010.D. Schafroth. Aerodynamics, modeling and control of an autonomous micro helicopter. Ph.D. Thesis. ETH Zurich, 2010.M. Sparasci. Nonlinear modeling and control of coaxial rotor UAVs with application to the Mars helicopter. Master’s Thesis. Politecnico di Milano University, Milan, Italy, 2022.M. Sparasci. Nonlinear modeling and control of coaxial rotor UAVs with application to the Mars helicopter. Master’s Thesis. Politecnico di Milano University, Milan, Italy, 2022.H. Wang, P. Eberhard and Z. Lin. Modeling and simulation of closed loop multibody systems with bodies-joints composite modules. «Multibody Syst Dyn», Vol. 24 (2010), 389–411.H. Wang, P. Eberhard and Z. Lin. Modeling and simulation of closed loop multibody systems with bodies-joints composite modules. «Multibody Syst Dyn», Vol. 24 (2010), 389–411.J. García de Jalón, E. Bayo. Kinematic and dynamic simulation of multibody systems: the real-time challenge. Springer Science & Business Media, 2012.J. García de Jalón, E. Bayo. Kinematic and dynamic simulation of multibody systems: the real-time challenge. Springer Science & Business Media, 2012.A.A. Shabana. Dynamics of multibody system. Fifth edition. Cambridge university press, 2020.A.A. Shabana. Dynamics of multibody system. Fifth edition. Cambridge university press, 2020.М.В. Михайлюк, А.В Мальцев, П.Ю. Тимохин, Е.В. Страшнов, Б.И. Крючков, В.М. Усов. Система виртуального окружения VirSim для имитационно-тренажерных комплексов подготовки космонавтов. «Пилотируемые полеты в космос», Т. 37 (2020), № 4, 72–95.М.В. Михайлюк, А.В Мальцев, П.Ю. Тимохин, Е.В. Страшнов, Б.И. Крючков, В.М. Усов. Система виртуального окружения VirSim для имитационно-тренажерных комплексов подготовки космонавтов. «Пилотируемые полеты в космос», Т. 37 (2020), № 4, 72–95.Функция atan2. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Atan2 (дата обращения 17.05.2024)Функция atan2. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Atan2 (дата обращения 17.05.2024)J. Balaram, M. Aung, M.P. Golombek. The Ingenuity helicopter on the Perseverance rover. «Space Science Reviews», Vol. 217 (2021), No. 4, 1–11.J. Balaram, M. Aung, M.P. Golombek. The Ingenuity helicopter on the Perseverance rover. «Space Science Reviews», Vol. 217 (2021), No. 4, 1–11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.