Numerical analysis of collision of the multimaterial bird model with helicopter windshield

• Autorzy: Ćwiklak J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jok-2017-0015

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna zderzenia wielomateriałowego modelu ptaka z oszkleniem kabiny śmigłowca

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The aim of this article is to present findings of simulation research of a stork impact with a helicopter windshield. Besides we developed a numerical model of the stork, based on biometrical data, taking into account various properties of its head, neck, torso and wings. It appears that the research findings which take into consideration the bird’s shape differ from those using a simplified bird model in the shape of a cylinder or a sphere. In order to conduct an analysis of a bird impact onto an aircraft windshield, we used the LS_DYNA software package. In the classic variant with the 3.6 kg bird model, cylinder-shaped with spherical endings, the windshield became damaged at the velocity of 200 km/h for a standard windshield (3.81 mm). For the same velocity, we conducted simulation which used the multimaterial model. It appeared that the windshield did not become damaged. Therefore, the shape of the dummy bird also affects the velocity at which the damage occurs. Too wide simplification of the dummy bird shape may lead to lowered values of the velocity.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań symulacji zderzenia bociana z oszkleniem helikoptera. Opracowano numeryczny model bociana w oparciu o dane biometryczne, uwzględniające różne właściwości fizyczne głowy, szyi, korpusu i skrzydeł. Okazuje się, że wyniki badań uwzględniających kształt ptaka różnią się od tych, w których stosuje się uproszczony model ptaka w postaci walca, lub kuli. W celu dokonania analizy zderzenia ptaka z szybą statku powietrznego wykorzystano pakiet oprogramowania LS-DYNA. W klasycznym wariancie z 3,6 kg modelem ptaka o kształcie walcowym ze sferycznymi zakończeniami zniszczenie szyby nastąpiło przy prędkości 200 km/h dla standardowej szyby (3,81 mm). Dla tej samej prędkości przeprowadzono symulację z wykorzystaniem modelu wielomateriałowego. Okazuje się, że zniszczenie szyby nie nastąpiło. W związku z tym, kształt zastępczego ptaka wpływa również na prędkość, przy jakiej następuje pękanie szyby. Zbyt daleko posunięte uproszczenie kształtu zastępczego ptaka może, zatem prowadzić do zaniżonych wartości prędkości.

Słowa kluczowe

EN

bird strikes; multilateral model; numerical simulation

PL

kolizje statków powietrznych z ptakami; wielomateriałowy model ptaka; symulacje numeryczne

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 42
• Strony: 5--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ćwiklak J.

• Polish Air Force Academy, Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych. Wydział Lotnictwa

Bibliografia

• [1] Marulo F., Guida M., Design criteria for birdstrike damage on windshield, Advances in Aircraft and Spacecraft Science, Vol. 1, No. 2, 2014, pp. 233–251.
• [2] Bird strike simulation on a wing slat using Abaqus/Explicit, Abaqus Technology Brief, TB-10-BIRD-1, 2010.
• [3] McCallum S. C., Constantinou C., The influence of bird-shape in bird-strike analysis, 5th European LS-DYNA Users Conference, Paper No. 2c-77, Birmingham, United Kingdom 2005.
• [4] Heimbs S., Computational methods for bird strike simulations: A review, Computers and Structures, Vol. 89, 2011, pp. 2093–2112.
• [5] Wang F. S., Yue Z. F., Yan W. Z., Factors study influencing on numerical simulation of aircraft windshield against bird strike, Shock and Vibration, Vol. 18, 2011, pp. 407–424.
• [6] Boguszewicz P., Sala S., Bird Strike, czyli zderzenie z ptakiem, Prace Instytutu Lotnictwa, Vol. 213, s. 101–111, 2011.
• [7] Jun L., Yulong L., Xiaosheng G., Xiancheng Y., A numerical model for bird strike on sidewall structure of an aircraft nose, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 27, No. 3, 2014, pp. 542–549.
• [8] Safety Recommendation, A-09-72 through -81, National Transportation Safety Board, Washington, D.C. United States, 2009.
• [9] Lavoie M.-A., Gakwaya A., Nejad Ensan M., Zimcik D. G., Review of existing numerical methods and validation procedure available for bird strike modelling, ICCES, Vol. 2, No. 4, 2007, pp. 111–118.
• [10] Nagaraj V, Velmurugan T., Numerical bird strike impact simulation of aircraft composite structure, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering.
• [11] http://www.dynaexamples.com/sph.
• [12] https://grabcad.com/library/augusta-a-109-1.
• [13] N109TK, EW/C2011/07/10, AAIB Bulletin, 3/2012.
• [14] LS-DYNA® Keyword User’s Manual, Vol. I, Livermore Software Technology Corporation, USA 2007.
• [15] Allcock A. W. R., Collin D. M., The development of a dummy bird for use in bird strike research, Aeronautical Research Council, C.P. No. 1071, Ministry of Technology, United Kingdom 1969.
• [16] http://www.agustawestland.com/product/helicopters/aw109-power-2.
• [17] http://www.dynasupport.com/tutorial/ls-dyna-users-guide/time-integration.
• [18] Konderla P., Metoda Elementów Skończonych, teoria i zastosowania, kurs na studiach doktoranckich Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2007.
• [19] LS-DYNA® Theory Manual, Livermore Software Technology Corporation, USA 2006 .
• [20] Wróblewski P., Algorytmy symulacji płynów rzeczywistych bazujące na modelach DPD oraz SPH dla komputerów z pamięcią współdzieloną oraz rozproszoną, rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków 2009.
• [21] Wróblewski P., Boryczko K., Implementacja równoległa, zastosowania i wyniki metody SPH w przypadku symulacji płynów nieściśliwych, Automatyka, t. 12, z. 2, 2008, s. 389–406.
• [22] https://pl.wikipedia.org/wiki/SPH

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).