战斗机空战仿真技术研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文

摘要

本文利用数值分析方法通过计算机模拟仿真战斗机的空战过程，研究战斗机在各
种空战态势下的战斗使用问题，对双机空战仿真中的飞机数学模型进行初步研究与设
计，找到一种较为符合实际的飞机简化模型描述方法。以战斗机的空战格斗为重点，
研究空战规律根据基本的空战机动模式进行机动作战决策的建模。给出一种空战仿真
可视化系统的实现方法。

主要研究内容如下：

1、运用了计算机辅助设计方法建立F-16和Su-27飞机的三维外形，并运用
商业气动数值分析软件计算了其气动性能。

2、通过对空战飞机基本运动方程的线性化，建立其状态方程，运用非线性
控制系统模型去控制舵面偏转，并根据敌我机当前的作战态势建立机动作战中的
决策模型。

3、运用OpenGL、VisualC++与面向对象编程等技术，实现了基于PC机的飞
机模拟空战三维可视化系统，可以比较直观地显示战斗机的空战过程，同时也可
记录分析仿真飞行轨迹，从而对现役战斗机的性能进行定性和定量的分析评估。

关键词：飞行动力学运动方程空战仿真OpenGL

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南京航空航天大学硕士学位论文

Abstract

Thispaperusesnumericalanalysismethodstosimulatetwofightersfightingintheair
bycomputerandresearchesalltheproblemsatdifferentposturesofthefighterswhen
fighting.Themathematicalmodelingispreliminarilyresearchedanddesignedduringthe
airactionemulationoftwofighters.Asortofdescriptionmeanswhichisfoundismore
realisticforthesimplifiedmodelingofthefighters.Aircombatlawsareresearchedby
puttingstressontheaircombatofthefighters.Decision-makingmodelingofthemaneuver
fightingarebuiltaccordingtotheelementarymaneuvermodeoftheairaction.Atypeof
implementationmethodoftheairactionemulationvisualizingsystemisgiveninthis
paper.

Mainresearchcontentsareasfollow:

1.UsingCADmethodstogivetheaero3-dimensionalshapesofF16andSu-27andusing
commercialaerodynamicnumericalanalysissoftwaretocomputetheiraerodynamic
performances.

2.Linearizingthefundamentalmotionequationsofthefightersandthenestablishingthe
stateequations.Usingnonlinearcontrolsystemtocontroltherudderdeflexions,andgiving
decision-makingmodelingofthemaneuverfightingaccordingtothecurrentcombat
posturesoftheenemy'sandourfighters.

3.Implementingthe3-dvisualsystemofaircombatsimulationwiththehelpofthe
computerbyusingnewtechnologies,suchasOpenGL,VisualC++andOOP.The
proceduresoffightingcanbedisplayedintuitively.Atthesametime,theflighttracksof
simulationcanberecordedandanalyzed,whichhelpstoanalyzeandevaluatethe
performancesofthecurrentfightersinservicequalitativelyandquantitatively.

Keywords:Flightdynamics;Equationofmotion;Airactionemulation;OpenG