Расчет и моделирование полета самолета - Практическая работа

Изучение аэродинамических процессов чрезвычайно востребовано, в связи с колоссальным развитием в области средств передвижения. Создание фюзеляжей, кузовов определенной формы помогает снизить затраты на преодоление техникой силы сопротивления воздуха, что помогает уменьшить затраты на топливо и улучшить характеристики транспорта.Создание физического движка (компьютерной программы, которая производит компьютерное моделирование физических законов реального мира в виртуальной мире с той или иной степенью аппроксимации) и связанного с ним графического движка (промежуточного программного обеспечения, основной задачей которого является рендеринг трехмерной компьютерной графики) для создания визуализированной модели самолета и расчета ее траектории в реальном времени, а также расчета сил, действующих на эту физическую модель со стороны среды.Программа считает площадь поверхности всего самолета, суммируя площади всех треугольников. Также программа считает объем самолета, суммируя объемы тетраэдров; каждый тетраэдр получен по четырем точкам: одна точка - точка начала координат, а три других - вершины треугольника с поверхности самолета. Затем, исходя из координат вершин самолета, программа находит координату его центра масс. Изменение положения самолета будет происходить за счет следующих сил: сила сопротивления воздуха, сила тяжести (Вес), сила тяги самолета, а также подъемная сила, действующая на оперение данного самолета. Рассматриваемые нами модели самолетов имеют хвостовое оперение, то есть на самолете есть четыре точки приложения подъемной силы: центр масс переднего левого крыла, центр масс переднего правого крыла, центр масс заднего левого крыла и центр масс заднего правого крыла.Программа может отображать данную модель в любой момент времени, с учетом изменения ее положения относительно начального. Программа высчитывает каждую силу в отдельности, а затем сумму всех сил, получая результирующую силу. Затем, исходя из результирующей, программа получает положение модели в следующий момент времени. После этого вновь высчитывается подъемная сила и сила сопротивления воздуха, так как они зависят от положения и скорости модели.В графическом разделе программы предпочтительно поменять положение ”камеры”, то есть плоскости, на которую проецируется модель самолета, тем самым получая изображение, выведенное на экран компьютера. Сейчас положение ”камеры” не зависит от положения самолета, поэтому, когда самолет двигается с большой скоростью, его можно перестать видеть. Для решения этой проблемы нужно, чтобы при движении самолета ”камера” изменяла свое положение относительно начала координат, но положение ее относительно самолета оставалось постоянным. Также имеются проблемы с загрузкой большего количества моделей, а также при загрузке модели самолета, состоящей из нескольких частей. Также мы не учитываем изменение скорости и направления потока воздуха, вызываемое двигателями и самим самолетом.Несмотря на то, что физическая сторона программы не является точной и дает представление о полете самолета лишь в некотором приближении, данную программу можно развить, и она, несомненно, может стать полезной в области авиастроения. В целом написание этой программы помогло нам научиться рассчитывать физические процессы и визуализировать их. Мы научились и многому в области программирование, например воссозданию трехмерных объектов, и изменению их положения в реальном времени.

Содержание

Аннотация

1. Постановка задачи

2. Методика решения задачи

3. Результаты и написанная программа

4. Возможности дальнейшей разработки

Вывод

Аннотация

Несмотря на то, что физическая сторона программы не является точной и дает представление о полете самолета лишь в некотором приближении, данную программу можно развить, и она, несомненно, может стать полезной в области авиастроения. Графическая часть также требует дальнейшей доработки. Такие программы, бесспорно станут востребованы в скором времени.

В целом написание этой программы помогло нам научиться рассчитывать физические процессы и визуализировать их. Эта практика дала нам представление о создании физических движков и моделей, помогла нам понять основы аэродинамики. Мы научились и многому в области программирование, например воссозданию трехмерных объектов, и изменению их положения в реальном времени. Практика помогла нам освоить язык программирования C , а также графический программный интерфейс OPENGL. Помимо этого мы получили начальные знания в Autodesk 3ds Max, программной системе для создания и редактирования трехмерных моделей. Мы получили новые знания и в области математики. Мы научились работать с векторами и матрицами; вычислять при их помощи объемы и площади сложных геометрических фигур.

Размещено на .ru