基于Creator∕Vega的飞机关键构件可视化仿真研究

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1、2010年6月沈阳航空T业学院学报第27卷第3期JournalofShenyangInstituteofAeronauticalEngineeringJun．2010V01．27No．3文章编号：1007—1385(2010)03—0057—04基于Creator／Vega的飞机关键构件可视化仿真研究张树林李忠海(沈阳航空航天大学自动化学院，辽宁沈阳110136)摘要：在飞机综合健康管理研究中，为了实现高效低成本的仿真验证，需要对飞机关键构件进行可视化仿真。首先建立飞机及其平尾关键构件的三维模型，然后在VC++6．0平台的MFC框架下，利用V

2、ega开发了基于任务驱动的飞机关键构件可视化仿真系统，并对关键构件故障模型进行加载。实现了不同飞行任务时水平尾翼及其内部大轴的可视化仿真。结果表明，该仿真系统具有直观逼真的交互界面，便于仿真过程的观测和关键数据的获取，为飞机综合健康管理提供了一个通用的可视化仿真实验平台。关键词：仿真；可视化；Vega；水平尾翼；综合健康管理中图分类号：TP391．9文献标识码：A随着计算机图形学的不断发展，可视化仿真技术已经成为一个重要的仿真手段。所谓可视化仿真，就是接收实时参数，以二维或三维图形图像的形式多角度、多视觉、多层次表征仿真过程。它使用户能够与真

3、实世界的可视化模型进行实时的可控制的交互⋯，直观地在三维空间中获取仿真数据，显著提高仿真过程和结果的逼真性和可读性。在飞机综合健康管理方面，目前采用的主要方法是根据真实破坏性实验获取研究数据，再进行综合健康管理研究12刁J。’这种方法不但实验成本高，实验周期长，而且从实物采集的数据十分抽象，大多以矩阵或图表形式给出，不利于整体上把握故障产生的过程，具有很大的局限性。在航空航天领域，针对飞行器的设计和综合健康管理等领域高投资高风险的情况，合理采用可视化仿真技术，将是非常重要和有效的方式。首先利用MuhigenCreator软件快速创建飞机及其关

4、键构件的三维实体模型，然后在VC++6．0的MFC环境下，针对飞机综合健康管理的任务需求，调用VegaAPI相关函数来驱动这些三维模型文件，从而建立具有一定可交互能力的飞机关键构件可视化仿真平台。在仿真过程中通过加收稿日期：2010—05—06基金项目：国家航空科学基金(项目编号：2008ZD54011)作者简介：张树林(1986一)。男。安徽太和人，硕士研究生，主要研究方向：系统建模与仿真技术，E—mail：shulin—cool@163．corn；李忠海(1962一)，男，辽宁沈阳人，教授，主要研究方向：系统建模与仿真技术、机器视觉等，E

5、—mail：1i200X／202@yahoo．ooⅡClIIo载关键构件的故障模型，实现了飞机关键构件性能数据的获取和整体仿真过程的观测，为飞机综合健康管理研究提供一个可视化实验平台。1飞机及其关键构件三维模型的建立MuhigenCreator是美国Multigen—Paradigm公司开发的业界领先的三维建模工具。它采用三维领域最流行的OpenFlight数据格式，这种分层描述的数据占用内存小，实时性较好。该软件具有强大的多边形建模、矢量建模和大面积地形建模等功能，拥有多种仿真软件接口，在视景仿真、模拟训练、城市仿真、交互式游戏及工程应用、

6、科学可视化等实时仿真领域有着世界领先的地位f¨。利用MuhigenCreator软件来创建仿真场景的三维模型，包括飞机及其关键构件建模，主要有水平尾翼、平尾大轴等部分。首先，根据飞机真实对象进行外观等比例建模，如图1所示，模型内部置成空，这样可以减少模型的多边形数，提高仿真的实时性。其次，对平尾大轴进行单独建模，如图2所示，作为飞机内部结构在仿真时单独对其进行驱动，使仿真过程更加生动。另外，为了使仿真效果更逼真，对全动式水平尾翼建模时采用了DOF(DegreeofFreedom)技术，即在两个全动平尾中加入DOF节点，它们可以控制其所有子节点

7、按照设置的自由度范围进行移动或者旋转。在开发仿真程序时，根据飞行姿态实时调用VegaAPI相关函数进行DOF节点自由度设置，可以使飞机在58沈阳航空工业学院学报第27卷垂直方向上运动时，平尾具有转动效果。动平尾DOF结点设置如图3所示。图1飞机三维模型图2平尾大轴三维模型图3全动式平尾DOF结构图2可视化仿真系统开发飞机全本仿真系统选用VC++集成开发环境为开发平台。由于Windows平台下的MFC封装了大部分WindowsAPI函数，能快速创建视窗结构。而且MFC中基于文档和视图结构的应用程序框架，已经成为开发Windows应用程序的主流框

8、架结构，能极大地减少仿真程序开发工作量，特别适合Vega可视化仿真。因此，这里采用MFC框架进行可视化仿真界面的开发，通过调用Vega提供的API函数库，完成对AD