F16飞机的运动方程 C++

以下是一个简单的 F16 飞机运动方程的 C++ 实现：

#include <iostream>
#include <cmath>

using namespace std;

const double g = 9.81; // 重力加速度
const double rho = 1.225; // 空气密度
const double S = 27.87; // 翼面积
const double b = 9.14; // 翼展
const double cbar = 3.05; // 平均弦长
const double m = 9989.0; // 飞机质量
const double Ixx = 12873.0; // 滚转惯量矩
const double Iyy = 75673.0; // 俯仰惯量矩
const double Izz = 85552.0; // 偏航惯量矩
const double Ixz = 1331.0; // 横摆惯量矩
const double Sprop = 0.2027; // 推进器面积
const double Kmotor = 0.054; // 发动机常数
const double Tmax = 93800.0; // 最大推力
const double rprop = 0.5; // 推进器半径
const double Cd0 = 0.034; // 零升阻力系数
const double K = 0.055; // 升力斜率
const double Cdb = 0.8; // 机身阻力系数
const double Cdp = -0.07; // 拍翼阻力系数
const double Cdr = 0.01; // 舵偏转阻力系数
const double Cnda = -0.1; // 副翼升力斜率
const double Cndr = -0.027; // 方向舵升力斜率
const double Clp = -0.51; // 滚转阻尼导数
const double Clr = 0.28; // 偏航阻尼导数
const double Cmq = -0.03; // 俯仰阻尼导数
const double Cnr = -0.06; // 偏航自旋导数
const double Cnp = 0.022; // 滚转自旋导数

// 计算升力系数
double calcCL(double alpha) {
    return K * alpha;
}

// 计算阻力系数
double calcCD(double alpha, double beta) {
    double CD0 = pow(Cd0 + (K * alpha), 2) / (pi * S * b * cbar);
    double k = 1 / (pi * e * AR);
    double CL2 = pow(calcCL(alpha), 2);
    double beta2 = pow(beta, 2);
    return CD0 + k * CL2 + k * beta2;
}

int main() {
    double t = 0; // 时间
    double dt = 0.1; // 时间步长
    double x = 0; // x轴位置
    double y = 0; // y轴位置
    double z = 0; // z轴位置
    double u = 100; // x轴速度
    double v = 0; // y轴速度
    double w = 0; // z轴速度
    double phi = 0; // 滚转角
    double theta = 0; // 俯仰角
    double psi = 0; // 偏航角
    double p = 0; // 滚转角速度
    double q = 0; // 俯仰角速度
    double r = 0; // 偏航角速度
    double alpha = 0; // 迎角
    double beta = 0; // 侧滑角
    double T = 0; // 推力
    double mu = 0; // 螺旋桨转速
    double delta_e = 0; // 升降舵偏转角
    double delta_a = 0; // 副翼偏转角
    double delta_r = 0; // 方向舵偏转角

    while (t < 100) {
        // 计算升力和阻力系数
        double CL = calcCL(alpha);
        double CD = calcCD(alpha, beta);

        // 计算各个力和力矩
        double L = 0.5 * rho * pow(u, 2) * S * CL;
        double D = 0.5 * rho * pow(u, 2) * S * CD;
        double Y = 0.5 * rho * pow(u, 2) * S * beta;
        double l = 0.5 * rho * pow(u, 2) * S * b * Cl;
        double m = 0.5 * rho * pow(u, 2) * S * cbar * Cm;
        double n = 0.5 * rho * pow(u, 2) * S * b * Cn;

        // 计算推力和推力力矩
        T = Tmax * mu;
        double Qprop = 0.5 * rho * pow(u, 2) * Sprop * (Cprop + pow((1 - mu), 2));

        // 计算升降舵、副翼和方向舵的效应
        double delta_CLde = Clda * delta_e;
        double delta_CLda = Clda * delta_a;
        double delta_CDda = Cdb + pow((Cnda * delta_a), 2) / (pi * e * AR);
        double delta_Ydr = Cndr * delta_r;

        // 计算状态变量的变化率
        double u_dot = r * v - q * w - g * sin(theta) + (1 / m) * (T - D - L);
        double v_dot = p * w - r * u + g * sin(phi) * cos(theta) - (1 / m) * Y;
        double w_dot = q * u - p * v + g * cos(phi) * cos(theta) - (1 / m) * (L + Qprop);
        double phi_dot = p + (sin(phi) * tan(theta)) * q + (cos(phi) * tan(theta)) * r;
        double theta_dot = cos(phi) * q - sin(phi) * r;
        double psi_dot = (sin(phi) / cos(theta)) * q + (cos(phi) / cos(theta)) * r;
        double p_dot = (Izz * l + Ixz * n) / (Ixx * Izz - pow(Ixz, 2));
        double q_dot = (m * r - Ixx * p * r + Ixz * (p * p - r * r)) / Iyy;
        double r_dot = (Ixz * l + Ixx * n) / (Ixx * Izz - pow(Ixz, 2));

        // 更新状态变量
        u += u_dot * dt;
        v += v_dot * dt;
        w += w_dot * dt;
        phi += phi_dot * dt;
        theta += theta_dot * dt;
        psi += psi_dot * dt;
        p += p_dot * dt;
        q += q_dot * dt;
        r += r_dot * dt;
        alpha = atan2(w, u);
        beta = asin(v / sqrt(pow(u, 2) + pow(v, 2) + pow(w, 2)));
        delta_e = 0; // TODO: 根据控制输入计算升降舵偏转角
        delta_a = 0; // TODO: 根据控制输入计算副翼偏转角
        delta_r = 0; // TODO: 根据控制输入计算方向舵偏转角

        // 更新时间
        t += dt;
    }

    return 0;
}

需要注意的是，这只是一个简单的模型，实际的 F16 飞机运动方程要比这个复杂得多。此外，还需要根据实际情况调整各个参数的值。