In-flight flutter monitoring using real-time modal analysis.

• Autorzy: Bogacz M. , Uhl T.

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie flateru z zastosowaniem metody analizy modalnej w czasie rzeczywistym.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents two methods for flutter testing during a flight. Proposed procedures are based on time signal windowing and recursive identification method. Simulation verification results of proposed procedure for two degrees of freedom system with varying damping parameters are discussed. The methods have been applied for identification of flutter region fortrainer jet from flight vibration measurements. The flutter is detected for left and right aft stabilator.

PL

W pracy przedstawiono analizę możliwości wykorzystania metod segmentacji oknami czasowymi oraz rekurencyjnych algorytmów autoregresyjnych do identyfikacji w czasie rzeczywistym własności dynamicznych konstrukcji. Głównym celem zastosowanych metod było monitorowanie zmian współczynnika tłumienia modalnego oraz odpowiadającej mu częstości drgań własnych. Obydwa parametry wyznaczone zostały bezpośrednio z przebiegu czasowego dla założonej struktury modelu wyznaczonej w oparciu o testy GVT. Autorzy pracy założyli, że formułowana metoda badań będzie miała zastosowanie do monitorowania zjawiska flateru i pozwoli na skonstruowanie urządzenia, które ostrzegałoby pilota przed jego występowaniem w fazie, w której nie osiągnął on tzw. marginesu flateru. Przyjmuje się, że miarą występowania tego zjawiska jest mała wartość modalnego współczynnika tłumienia, która zaczyna wzrastać do krytycznej wartości. Gdy następuje sprzęganie postaci drgań najczęściej skrętnych i giętnych, poprzez oddziaływanie aerodynamiczne. W pracy przetestowano algorytmy identyfikacji tłumienia modalnego, realizowane w czasie rzeczywistym. Istotnymi czynnikami, pozwalającymi ocenić przydatność przetestowanej metody były jej dokładność oraz czas realizacji.

Słowa kluczowe

EN

flutter monitoring; damping identification; real-time modal analysis; structural health monitoring of aircraft

PL

monitorowanie flateru; identyfikacja tłumienia; analiza modalna w czasie rzeczywistym; monitorowanie uszkodzeń konstrukcji

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 38, nr 3
• Strony: 115--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Bogacz M.

• AGH University of Science and Technology, Department of Robotics and Machine Dynamics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Uhl T.

• AGH University of Science and Technology, Department of Robotics and Machine Dynamics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] G.J. Hancock, J.R. Wright, A. Simpson, On the teaching of the principles of wing flexure - torsion flutter, Aeronautical Journal, October, (1985)
• [2] H.Torii, Y. Matsuzaki, Flutter margin evaluation for discrete-time systems, Journal of Aircraft, vol.38, No.l, pp 42-47 (2001).
• [3] S.Gade, Wavelet Analysis for damping measurements, IV International Congress on Sound and Vibration, St. Petersburg, Russia, pp. 1451-1456, 1996.
• [4] G. Dimitriadis, J.E. Cooper, Online flight flutter testing, International Conference on Structural System Identification, Kassel, pp. 583-592 (2001).
• [5] Móricz, F.: Numerical Methods in Algebra and Analysis, Polygon, 1997.
• [6] Zimmerman N.H., Weissenburger J.T., Prediction of Flutter onset speed based on Flight testing at subcritical speed, Journal of Aircraft, vol.1, no.4, 1964.
• [7] Torii H., Matsuzaki Y., Flutter boundary prediction based on nonstationary data measurement, Journal of Aircraft, vol.34, no.3, 1997.
• [8] Ljung L., System identification theory for the user, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1987.
• [9] Söderström T., Stoica P.: System identification. Prentice-Hall International, Hemel Hempstead, U.K. 1988.
• [10] R. Brincker, L. Zhang, P. Andersen, Modal Identification from Ambient Responses using Frequency Domain Decomposition, Proc. of 18th IMAC, SEM USA, pp.625-630 (2000).
• [11] L. Hermans, H. Van der Auweraer, Modal Testing and Analysis of Structures under Operational Conditions: Industrial Applications, Mechanical Systems & Signal Processing, Vol.13, No.2, pp. 193-216, (1999).
• [12] Hermans, L., Van der Auweraer, H., Coppens P., Mathieu, L. ,,Modal Parameter Extraction from In-Operation Data”, XV IMAC, Orlando, pp. 531-539, 1996.
• [13] L. Hermans, H. Van der Auweraer, A. Hatami, J.E. Cooper, T. Uhl, W. Lisowski, A. Wasilak, In-Flight Modal Testing and Analysis of A Helicopter, Proc. of 17th IMAC, SEM USA, pp. 80-86 (1999).
• [14] James G.H.III, Came, T.G. and Laufer, J.P., „The Natural Excitation Technique (NexT) for Modal Parameter Extraction from Operating Structures", Int. Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis, V.10, No.4., pp. 260-277, 1995.
• [15] Cooper, E. J., parameter Estimation Methods for Flight Flutter Testing”, Structures and Materials Panel Specialists’ Meeting on „Advanced Aeroservoelastic Testing and Data Analysis, Rotterdam, 8-10th May 1995.
• [16] Smail, M.; Lakis, A.; Thomas, M., ,ARMA Models for Modal Analysis: Effect of Model Orders and Sampling Frequency”, Mechanical Systems and Signal Processing (1999) 13(6), p.925-941.
• [17] Lisowski W., Uhl T., Application of modal analysis to diagnostics of complex mechanical systems, Exploitation Problems of Machines, Polish Academy of Science, Vol. 36, no.4, 2001.
• [18] Pinkelman, J. K., Batill, S. M., and Kehoe, M.W. „Total Least Squares Criteria in Parameter Identification for Flight Flutter Testing,” Journal of Aircraft, Vol. 33, No. 4, 1996, pp. 784-792.
• [19] Lisowski W., Uhl T., In-operation modal analysis and it’s application for diagnostics, AGH, Kraków, 2001.
• [20] R. Brincker, P. Andersen, Ambient Response Analysis of the Heritage Court Tower Building Structure, Proc. of 18th IMAC, SEM USA, pp.1081-1087 (2000)
• [21] R. Brincker, P. Andersen, N. Molier, An Indicator for Separation of Structural and Harmonic Modes in Output-Only Modal Testing, Proc. of 18th IMAC, SEM USA, pp. 1649-1654 (2000)
• [22] Brown D., Allemang R., Zimmerman R., Mergeay M., param eter Estimation Techniques for Modal Analysis", SAE Paper 7902221, pp.19, 1979.
• [23] W. Haylen, S. Lammens, P. Sas, Modal Analysis Theory and Practice, KU Leuven (1997).
• [24] Uhl T., Computer assisted identification of mechanical structures,(in Polish), WNT, Warszawa, 1998.