Analysis of pull-out maneuver for an aircraft represented by main wing and tailplane, using coupled Euler/flight dynamic model.

• Autorzy: Iglewski Tomasz , Goraj Zdobysław

Warianty tytułu

PL

Analiza manewru wyrwania dla modelu samolotu reprezentowanego płatem głównym i usterzeniem poziomym przy użyciu połączonych modeli dynamiki (równanie ruchu samolotu) i opływu (model Eulera).

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main aim of this analysis is to consider a mutual interference between aircraft motion and surrounding flow field. Euler flow model for inviscid, compressible gas and aircraft flight dynamics model was used to analyse quick dynamic manoeuvres. For such manoeuvres, aerodynamic hysteresis has a great influence on aircraft dynamics, which cannot be simulated with the assumption of quasi-steady aerodynamics. On the other hand, the aircraft motion as a rigid body strongly influences the flow field around itself. To account for this mutual interference, the Euler flow equations were used to obtain aerodynamic forces and moments acting on a simplified aircraft configuration (main wing + tailplane only) during pull-out manoeuvre equations of motion were settled up coming from the solution of the Euler flow model. As a test case, a weak pull-out manoeuvre was selected. During this manoeuvre, the highest value of angle of attack doesn't exceed 12 degrees - the value which can be obtained from the classical approach based on flight dynamics equations of motion with quasi-steady aerodynamics. However, coupled Euler flight dynamic model has much wide applicability, and can be used for the analysis manoeuvres at high angles of attack, including large scale separation at sharp edges, unsteadiness and flow asymetries even for symmetrical undisturbed flowfield case. This method, if successfully verified to a number of important flight manoeuvres (such as spin, Cobra manoeuvre, roll at high angles of attack and other) can open a new, very promising field in the analysis of aircraft dynamics.

PL

Celem pracy jest zbadanie wzajemnych sprzężeń pomiędzy ruchem samolotu a polem przepływu. Zaprezentowano w niej możliwość powiązania dynamicznych równań ruchu samolotu z równaniami Eulera opisującymi ruch nielepkiego, ślizgowego gazu w celu symulacji szybkich, dynamicznych manewrów samolotu. Dla tego typu manewrów histereza aerodynamiczna ma duży wpływ na ruch samolotu i założenie quasi-ustalonych charakterystyk aerodynamicznych może prowadzić do błędów w wynikach symulacji. Równania Eulera wykorzystane zostały do określenia sił i momentów aerodynamicznych działających na uproszczony model samolotu, reprezentowany przez płat główny i usterzenie wysokości. Dane te zostały następnie użyte w dynamicznych równaniach ruchu samolotu zamiast quasi-ustalonych charakterystyk aerodynamicznych. Wyniki porównano z wynikami podejścia klasycznego - uzyskanymi z dynamicznych równań ruchu przy założeniu quasi-ustalonej aerodynamiki.

Słowa kluczowe

EN

aircraft; pull-out maneuver; dynamic model; Euler dynamic model; flight dynamic

PL

samolot; manewr wyrwania; model dynamiki; model dynamiki Eulera; dynamika lotu

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. XLVII, nr 4
• Strony: 333--351

Twórcy

autor

Iglewski Tomasz

• Warsaw University of Technology, Institute of Aeronautics & Applied Mechanics, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa, Poland

autor

Goraj Zdobysław

• Warsaw University of Technology, Institute of Aeronautics & Applied Mechanics, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Goraj Z.: New Directions of Research in Aeronautical Engineering - Breaking the Barriers. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 4, 35, 1997, pp.781-812.
• [2] Strohmeyer D., Orlowski M., Longo J.M.A., Hummel D., Bergmann A.: An Analysis of Vortex Breakdown Predicted by the Euler Equations. ICAS Paper 96-1.6.3.
• [3] Tannehill J.C., Anderson D.A., Pletcher R.H.: Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer. Taylor&Francis, Washington 1997.
• [4] Hirsch C.: Numerical Computation of Internal and External Flows. Vol 1-2, 1988.
• [5] Anderson J. D.: Computational Fluid Dynamics, McGraw-Hill, New York 1995.
• [6] Goraj Z.: Calculations of Equilibrium. Maneuverability and Stability of an Aircraft in Subsonic Range of Speed (in Polish), Warsaw University of Technology, Warsaw 1984.
• [7] Cook M.V.: Flight Dynamics Principles, Arnold, London 1997.
• [8] Stinton D.: The Design of the Aeroplane. BSP Professional Books, London 1989.
• [9] Abbott I., Doenhoff A.: Theory of Wing Sections. Dover Publications, New York 1959.
• [10] Wendt J. (Ed.): Computational Fluid Dynamics. Springer Series, 1996.
• [11] Fletcher C.A.J.: Computational Techniques for Fluid Dynamics. Vol. 1-2, Springer Series, 1987.
• [12] Peyret Roger (Ed.): Handbook of Computational Fluid Mechanics. Academic Press Ltd., London 1996.