Aircraft ditching: a free surface/free motion problem

• Autorzy: Streckwall H. , Lindenau O. , Bensch L.

Warianty tytułu

PL

Przymusowe wodowanie samolotu: zagadnienie ze swobodną powierzchnią i ruchem z wieloma stopniami swobody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Within a national research project on aircraft dynamic loads and resultant structural response the task was given to investigate aircraft emergency landings on water, generally called "ditching". The work was initiated and funded by Airbus Industries. As controlled experiments for such events are costly and difficult to extrapolate to full-seale, the study at HSVA was completely based on computer simulations. The commercial RANS solver "Comet" was used to determine the path of the aircraft fuselage from initial conditions in air given at t = O. After being released in air, the aircraft fuselage was free to react on the forces and moments developing at the free surface. In order to simplify the approach the hydrodynamic forces were derived in all details by the RANS simulation while the aerodynamic forecs and moments were approximated. Simultaneously, the simulations were performed at the TUHH using the program "Ditch", based on an extension of the "momentum method" developed by von Karman and Wagner. The results are presented in this paper for generic fuselage shapes called A-, D- and J-Body in terms of motion historics and section forces.

PL

W ramach krajowego projektu badawczego dotyczącego dynamicznych obciążeń samolotu i reakcji konstrukcji na obciążenia, jednym z zadań było zbadanie przymusowego wodowania samolotu, manewru określanego terminem "ditching" w języku angielskim. Projekt był zapoczątkowany i finansowany przez Airbus Industries. Ponieważ całkowicie kontrolowane doświadczalne badania modelowe takiego manewru są kosztowne i występują trudności z ekstrapolacją wyników do skali samolotu, w HSV A zostały przeprowadzone badania oparte całkowicie na symulacjach komputerowych. Do wyznaczania toru ruchu kadłuba samolotu, począwszy od położenia początkowego w powietrzu w chwili t = O, zastosowany został komercyjny program komputerowy rozwiązujący uśrednione równania Naviera-Stokesa "Comet". Od chwili początkowej kadłub miał pełną swobodę ruchu w wyniku reakcji na siły i momenty działające w pobliżu swobodnej powierzchni wody. W celu uproszczenia zagadnienia siły hydrodynamiczne były obliczane dokładnie na drodze rozwiązania równań uśrednionych równań N-S, podczas gdy siły i momenty aerodynamiczne były aproksymowane. Równocześnie symulacje były wykonywane w TUHH przy użyciu programu "Ditch" opracowanego w oparciu o rozszerzoną "metodę pędu" von Karmana i Webera. W referacie zostały przedstawione wyniki dla konwencjonalnych kształtów kadłuba oznaczonych jako A-, D- i J-Body, w postaci trajektorii ruchu i sił działających na przekroje.

Słowa kluczowe

EN

aircraft ditching; fuselage; 6 degrees of freedom; free surface

PL

wodowanie samolotu; obciążenie samolotu dynamiczne; badania modelowe

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 7, no 3
• Strony: 177--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Streckwall H.

autor

Lindenau O.

autor

Bensch L.

• Hamburg Ship Model Basin (HSVA), 0-22305, Hamburg, Germany

Bibliografia

• [1] Söding H.: Berechnung der Flugzeugbewegung beim Notwassern, Report Nr. 602, Dept. of Fluid Dynamics and Ship Theory TU Hamburg-Harburg, Hamburg, 1999.
• [2] Von Karman T.: The impact on seaplane floats during landing, Technical Note 321, National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), Washington, 1929.
• [3] Wagner H.: Über Stoß und Gleitvorgänge an der Oberfläche von Flüssigkeiten, Zeitschrift für Angew. Mathematik und Mechanik 12/4, Berlin, 1932, pp. 193-215.
• [4] Shigunov V.: Berechnung der Flugzeugbewegung beim Notwasssern, Report Nr. 608, Dept. of Fluid Dynamics and Ship Theory of the Technical University Hamburg-Harburg, Hamburg, 2001.
• [5] Shigunov V., Söding H., Zhou Y.: Numerical simulation of emergency landing of aircraft on a plane water surface, 2nd International EuroConference on High-Performance Marine Vehicles (HIPER'01), Hamburg, 2001, pp. 419-430.
• [6] Lindenau O.: Advances in simulation of ditching of airplanes, 4th International Conference on High-Performance Marine Vehicles (HIPER'04), 2004, pp. 152-161.
• [7] Söding H.: How to integrate free motions of solids in fluids, 4th Numerical Towing Tank Symposium, Hamburg, 2001.
• [8] Bensch L., Shigunov V., Söding H.: Computational method to simulate planned ditching of a transport airplane, 2nd MIT Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics, Boston, 2003, pp. 1251-1254.
• [9] Söding H.: Planing boats in waves, 5th Numerical Towing Tank Symposium, Pornichet, France, 2002.
• [10] Azcueta R., Caponetto M., Söding H.: Planning boats in waves, 15th International Conference on hydrodynamics in ship design, safety and operation (HYDRONAV 2003), 2003, pp. 257-268.
• [11] Muzaferija S., Peric M., Sames P., Schellin T.: A Two-Fluid Navier-Stokes solver to simulate water entry, 22nd Symp. Naval Hydrodynamics, 1998, pp. 638-650.
• [12] Xing-Kaeding Y.: Unified approach to ship seakeeping and maneuvering by a RANSE method, Doctor thesis, TU Hamburg-Harburg, Hamburg, 2004.
• [13] Pentecôte N., Kohlgrüber D.: Full-scale simulation of aircraft impacting on water, Intern. Crashworthiness Conference (ICRASH 2004), San Francisco, 2004.
• [14] Climent H., Benitez L., Rueda F., Toso Pentecôte N.: Aircraft ditching numerical simulation, 25th Intern. Congr. Aeronaut. Sciences (ICAS 2006), Hamburg, 2006.
• [15] McBride E.E., Fisher L.J.: Experimental investigation of the effect of rear-fuselage shape on ditching behavior, Technical Note 2929, National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), Washington, 1953.