飞机控制系统设计工具包模块CEASIOM/FCSDT(Flight Control System Design Toolkit)有两个主要功能:飞机控制系统本身设计和飞机空间设计分析。
气动弹性和结构分析模块CEASIOM/NeoCASS(Next generation Conceptual Aero-Structural Sizing Suite)是一个适合概念和初步设计飞机的数值分析工具。它的主要目的是对早期设计阶段中依靠经验公式计算机体轴承关于结构重量的改进。事实上,软件帮助设计师在飞机的结构发展和通过结构、空气动力学数值方法调查空气弹性变形上有物理基础。因此, 气动弹性和结构分析模块用来设计创新和罕见的飞机布局。
图8 CEASIOM/NeoCASS气动弹性和结构分析模块的用户界面
CEASIOM/ARC是基于自适应笛卡尔方法(Adaptive Refinement Cartesian)和浸入边界方法(Immersed Boundary Method)的三维非定常流场及流固耦合求解器。与传统的CFD方法不同,ARC的求解过程无需手动进行网格划分,用户只需给定相应的几何外形并指定计算条件,流场网格的划分将完全由求解器内部根据求解精度需要自动生成并随着计算过程的进行不断变化,从而获得最大化的求解效率和精度。
图9 CEASIOM/ARC模块生成的初始自适应笛卡尔网格
飞行控制仿真及模拟系统(CEASIOM/FSS) 模块利用刚体动力学理论,模拟出飞机在给定飞行初始条件和控制输入下的动态响应,测试飞机的稳定性和操纵性。根据飞机质量和气动参数计算飞机的飞行和操纵品质以及动力学特性,对飞机总体、气动和结构设计提供反馈与修正信息和建议。根据期望的飞行和操纵品质,利用多种自动控制原理设计方法,自动计算出飞机模态参数和对应控制器结构与控制律。
图10 飞行控制系统设计