Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Solid Rocket Boosters Separation System Development for the ILR-33 Amber 2K Rocket

Kierski Jan, Pazik Arthur, Cieśliński Dawid

Transactions on Aerospace Research

|

2023

|

Nr 3 (272)

16--27

EN

The paper presents the development process of the solid rocket boosters (SRBs) separation system of the ILR-33 AMBER 2K rocket. A redesign of the system was required due to the development of new, larger SRBs. The main system requirements were transmission of forces and moments between the SRBs and the main stage, execution of the separation process at a given moment in flight and mechanical integration simplification. A set of aerodynamics calculations were performed. With the use of computational fluid dynamics software, forces acting on the booster during separation for several angles of attack, as well as the critical booster deflection angle, have been determined. Next, a mathematical model was created to define the load spectrum acting on the system during the flight and separation phases, covering both static and dynamic loads. All the internal and external force sources were considered. A series of motion dynamics simulations were conducted for representative flight cases. Then, the system operational parameters were verified with the use of dedicated ground test facilities. Necessary calibrations of the mathematical model were then implemented, leading to a high level of confidence with the empirical data obtained, thereby leading to a successful system qualification for the flight campaign.

2

Sposób wykorzystania matematycznych modeli do przygotowania i weryfikacji automatycznie sterowanego manewru omijania ruchomych przeszkód

Graffstein Jerzy

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 1

51--59

PL

Właściwe określenie istotnych czynników wpływających na przebieg obliczeń manewru uniknięcia kolizji z ruchomymi przeszkodami jest niezbędne w celu zapewnienia wyliczenia dostatecznie wiarygodnych wyników opisujących proponowaną trajektorię tego manewru oraz jego realizację. Istotnym wskaźnikiem weryfikującym przebieg manewru omijania jest zachowanie żądanych separacji między samolotem a przeszkodami. Przedmiotem pracy jest wybór odpowiednich matematycznych modeli dla poszczególnych faz przygotowania przebiegu trajektorii omijania przeszkód. Badano wpływ różnych uproszczeń matematycznych modeli na przebieg manewru antykolizyjnego z uwzględnieniem deformacji trajektorii i zmian przebiegu odległości samolotu od ruchomych przeszkód. Rozważania zostały zilustrowane wybranymi wynikami z symulacji komputerowych wybranego manewru ominięcia przeszkód przez samolot.

EN

A relevant identification of significant factors affecting the process of anti collision manoeuvre computation in case of moving obstacles, is necessary for getting results reliable enough and describing a proposed trajectory of such a manoeuvre as well as its realisation. The requirement for the appropriate separation, the airplane to obstacle distance, is treated as the relevant index for verification of the course of passing by manoeuvre. Subject matter of this work is the appropriate selection of mathematical models for the subsequent phases of preparation of flight trajectory passing by the obstacles. The impact of selected simplifications of mathematical model on the shape of flight trajectory and the distance between the airplane and obstacles have been studied. Considerations have been illustrated by the results of selected computer simulations of an airplane while carrying out an obstacle avoiding manoeuvre.

3

Development of a flight simulator for conceptual aircraft design and sizing

Hon Kai San, Karpuk Stanislav, Yang Daqing, Elham Ali

Transactions on Aerospace Research

|

2022

|

Nr 2 (267)

31--61

EN

This article describes the development of a flight simulator module within the ADEMAO aircraft design framework to investigate the effects of novel airframe and propulsion technologies on new generations of aircraft. Methods used to develop and integrate the fight simulator into the overall design framework are described. The simulator is validated based on existing data from the Convair CV-880M and is then used to analyze an example case of a conceptual medium-range aircraft with advanced airframe technologies designed in the Sustainable and Energy-Efficient Aviation research cluster at the Institute of Aircraft Design and Lightweight Structures at the Technische Universität Braunschweig. Results show the deficiencies of the medium-range aircraft in short-period pitch and Dutch roll performance, and recommendations for modifications to the conceptual medium-range aircraft are drafted.

4

Wpływ dynamiki samolotu i jego stanu lotu na bezpieczeństwo wykonania manewru ominięcia ruchomych przeszkód

Graffstein Jerzy

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 1

33--39

PL

Właściwe określenie istotnych czynników wpływających na przebieg wyliczanego manewru uniknięcia kolizji z ruchomymi przeszkodami jest niezbędne w celu zapewnienia bezpiecznego ominięcia ruchomej przeszkody. Jednocześnie w trakcie manewru omijania wymagane jest zachowanie żądanej separacji między samolotem a przeszkodami. Przedmiotem pracy jest analiza sposobu w jaki czynniki wpływają na przebieg manewru antykolizyjnego z uwzględnieniem deformacji trajektorii i zmian przebiegu odległości samolotu od wykrytych przeszkód. Skupiono się na wewnętrznych oddziaływaniach, które wynikają z istotnych zmian zachowania się samolotu. Rozważania zostały zilustrowane wybranymi wynikami z symulacji komputerowych typowych manewrów ominięcia przeszkód, poddanych negatywnym wpływom wybranych czynników. Zaproponowano wytyczne, które powinny umożliwić przeciwdziałanie niekorzystnym oddziaływaniom na realizację wyliczonego manewru.

EN

The exact identification of essential factors affecting the course of evasive manoeuvre, that has been computed to avoid a collision with moving obstacles, is necessary to ensure a safe passing by a moving obstacle. At the same time, during the evasive manoeuvre the pre-defined separation between the airplane and obstacles is required. The matter of presented work is defined as the analysis of influence of factors on execution of anti collision manoeuvre taking into account deformation of flight trajectory and changes of time histories of distance from the airplane to detected obstacles. Attention has been focused on internal interactions, resulting from the essential changes of the airplane’s behaviour. Discussion has been illustrated by selected results of computer simulations, executed for typical manoeuvres performed to avoid obstacles, while affected by adverse impacts of selected factors. The appropriate guidelines have been proposed, that should counteract these adverse effects on realisation of computed manoeuvre.

5

Aircraft system identification using simultaneous quantized harmonic input signals

Lichota P.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 6

1351--1362

EN

In this paper, quanizted multisine inputs for a maneuver with simultaneous elevator, aileron and rudder deflections are presented. The inputs were designed for 9 quantization levels. A nonlinear aircraft model was exited with the designed inputs and its stability and control derivatives were identified. Time domain output error method with maximum likelihood principle and a linear aircraft model were used to perform parameter estimation. Visual match and relative standard deviations of the estimates were used to validate the results for each quantization level for clean signals and signals with measurement noise present in the data. The noise was included into both output and input signals. It was shown that it is possible to obtain accurate results when simultaneous flight controls deflections are quantized and noise is present in the data.

6

Using fuzzy logic to stabilize the position of a Multi Rotor

Bęben Karol, Grzesik Norbert, Kuźma Konrad

Journal of KONBiN

|

2019

|

Vol. 49, iss. 4

441--461

EN

The article is a continuation of research into a stabilization system for the Unmanned Aerial Vehicle of vertical takeoff and landing. The stabilization system was designed on the basis of a fuzzy logic Mamdani type controller. In the framework of the research, the authors built a test stand with a Multi Rotor model, which allows "Hardware In The Loop" testing in real time. The control system was written in the Matlab/Simulink software and implemented to the Arduino microcontroller.

PL

Artykuł stanowi kontynuację badań nad układem stabilizacji do modelu Bezzałogowego Statku Powietrznego pionowego startu i lądowania. System stabilizacji zaprojektowany został w oparciu o regulator logiki rozmytej typu Mamdani. W ramach badań wykonane zostało stanowisko testowe z modelem quadrocoptera pozwalające na wykonywanie testów HIL „Hardware In The Loop” w czasie rzeczywistym. System sterowania napisany został w oprogramowaniu Matlab/Simulink i zaimplementowany do mikrokontrolera Arduino.

7

Modelling the flight dynamics of aerial target imitator

Kamiński R., Tybura M., Winczura Z., Żyluk A.

Journal of KONBiN

|

2018

|

No. 48

119--147

EN

This article is concerned with the issue related to studying the dynamic properties of the aerial target imitator. Applying the modelling principles, the structure and technical data of aerial target imitator were described and utilising the PRODAS software a physical model of the aerial imitator was developed based on the conducted simulation studies. Mass, aerodynamic and basic parameters of flight path were determined. Then, experimental studies of basic dynamic characteristics were discussed. The comparison of results obtained from experimental and theoretical studies proves the correctness of the developed model.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z badaniem własności dynamicznych imitatora celu powietrznego. Stosując zasady modelowania, opisano budowę i dane techniczne imitatora oraz wykorzystując program PRODAS, opracowano model fizyczny imitatora, w oparciu o który przeprowadzono badania symulacyjne. Wyznaczono charakterystyki masowe, aerodynamiczne oraz podstawowe parametry toru lotu. Następnie omówiono badania doświadczalne podstawowych charakterystyk dynamicznych. Porównanie wyników uzyskanych z badań eksperymentalnych i teoretycznych świadczy o poprawności opracowanego modelu.

8

Miniature bomb concept for unmanned aerial vehicles

Jacewicz M., Głębocki R., Szklarski A.

Archive of Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. LXV, nr 3

379--397

EN

This paper presents the design methodology of a small guided bomb for Unmanned Aerial Vehicles. This kind of next-generation munition has recently gained a lot of attention in the military market. The bomb is planned to be equipped with inertial measurement unit and infrared seeker.The nose shape and ﬁn optimization procedure was described shortly. Aerodynamic characteristics were calculated by means of theoretical and engineering-level methods. The ﬂight dynamics model of the bomb was obtained and implemented in Simulink software. The numerical simulations of uncontrolled and controlled trajectories were compared. The results indicate that the usage of such a guided small munition, like the designed bomb, might improve signiﬁcantly the oﬀensive capabilities of Unmanned Aerial Vehicles.

9

An evasive manoeuvre, automatically controlled to avoid the one of a group of many obstacles moving in a vicinity of flying airplane

Graffstein J.

Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej

|

2017

|

R. 58 nr 2 (209)

39--49

EN

Detection of a collision threat and an appropriate decision on passing by an obstacle are necessary for solving the problem of collision avoidance in case of aircraft motion within the airspace. In the article a method for detecting a threat of collision with the obstacle is presented for the case of many moving objects appearing within the neighbourhood of the aircraft. The analysis of an algorithm for making a preliminary decision on avoiding a collision with more than one moving obstacle was carried out. The shape of a class of evasive trajectories was proposed, and its reliability was proved. Numerical simulations of flight were completed for the considered type of aircraft in aforementioned conditions. The scope of these simulations covered all phases of obstacle avoiding manoeuvre, including a return to a straight-line part of flight trajectory pre planned before the start.

PL

Do rozwiązania problemu unikania przeszkód przez poruszający się samolot w przestrzeni powietrznej niezbędne jest wykrycie zagrożenia kolizji oraz podjęcie właściwej decyzji o sposobie ominięcia przeszkody. W artykule przedstawiono sposób wykrywania niebezpieczeństwa zderzenia z przeszkodą dla przypadku, gdy w otoczeniu samolotu znajduje się wiele ruchomych obiektów. Przeprowadzono analizę algorytmu podejmowania wstępnych decyzji o sposobie unikania kolizji z więcej niż jedną ruchomą przeszkodą. Zaproponowano kształt klasy trajektorii manewru omijania i potwierdzono jej wykonalność na drodze symulacji numerycznej. Wykonano symulację numeryczną lotu przyjętego typu samolotu we wspomnianych warunkach. Zakres tych symulacji obejmował wszystkie fazy manewru omijania przeszkody, włącznie z powrotem do prostoliniowego odcinka lotu, stanowiącego fragment trasy zaplanowanej przed startem.

10

An unmanned aircraft model for control system reconfiguration analysis and synthesis

Żugaj M., Bibik P., Figat M.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2017

|

Nr 2 (247)

97--116

EN

Reliability of unmanned aircraft is a decisive factor for conducting air tasks in a controlled airspace. One of the means of improving unmanned aircraft reliability is reconfiguration of the control system, which will allow to maintain control over the aircraft despite an occurring failure. The control system is reconfigured by using still operational control surfaces to compensate for failure consequences and to control the damaged aircraft. Development of effective reconfiguration algorithms involves utilization of a non-linear model of unmanned aircraft dynamics, in which each control surface deflection can be controlled independently. The paper describes anon-linear model of a small unmanned aircraft with decoupled control surfaces. The paper discusses aircraft flight dynamics equations and estimated equations for controllability derivatives for each control surface, the results of comparison tests of the model and actual aircraft as well as the structure of the simulation model. The developed unmanned aircraft model may be used in development and in optimization of control algorithms for aircraft with damaged control systems as well as to test the impact of failures on dynamic properties of the aircraft.

PL

Niezawodność samolotów bezzałogowych jest czynnikiem decydującym o możliwości wykonywania zadań lotniczych w: kontrolowanej przestrzeni powietrznej. Jedną z metod zwiększenia niezawodności samolotów bezzałogowych jest rekonfiguracja układu sterowania., która umożliwia sterowanie samolotem pomimo powstałej awarii. Rekonfiguracja systemu sterowania polega na wykorzystaniu sprawnych powierzchni sterowych do kompensacji skutków awarii oraz sterowania uszkodzonym samolotem. Opracowanie efektywnych algorytmów rekonfiguracji wymaga wykorzystania nieliniowego modelu dynamiki samolotu bezzałogowego, w którym możliwe jest niezależne sterowanie wychyleniem każdej powierzchni sterowej. W pracy przedstawiono nieliniowy model małego samolotu bezzałogowego o rozprzężonych powierzchniach sterowych. Przestawiono równania dynamiki samolotu oraz oszacowane równania pochodnych sterowności dla każdej z powierzchni sterowych, wyniki testów porównawczych modelu i rzeczywistego samolotu oraz strukturę modelu symulacyjnego. Opracowany model samolotu bezzałogowego może być wykorzystany do opracowania oraz optymalizacji algorytmów sterowania samolotem z uszkodzonym systemem sterowania, oraz badania wpływu awarii na właściwości dynamiczne samolotu.

11

Power spectrum optimization in the design of multisine manoeuvre for identification purposes

Lichota P., Szulczyk J., Noreña D. A., Vallejo Monsalve F. A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2017

|

Vol. 55 nr 4

1193--1203

EN

In this paper, two sets of multisine signals are designed for system identification purposes. The first one is obtained without any information about system dynamics. In the second case, the a priori information is given in terms of dimensional stability and control derivatives. Magnitude Bode plots are obtained to design the multisine power spectrum that is optimized afterwards. A genetic algorithm with linear ranking, uniform crossover and mutation operator has been employed for that purpose. Both designed manoeuvres are used to excite the aircraft model, and then system identification is performed. The estimated parameters are obtained by applying two methods: Equation Error and Output Error. The comparison of both investigated cases in terms of accuracy and manoeuvre time is presented afterwards.

12

Output Error Method for Tiltrotor Unstable in Hover

Lichota P., Szulczyk J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. LXIV, nr 1

23--36

EN

This article investigates unstable tiltrotor in hover system identification from flight test data. The aircraft dynamics was described by a linear model defined in Body-Fixed-Coordinate System. Output Error Method was selected in order to obtain stability and control derivatives in lateral motion. For estimating model parameters both time and frequency domain formulations were applied. To improve the system identification performed in the time domain, a stabilization matrix was included for evaluating the states. In the end, estimates obtained from various Output Error Method formulations were compared in terms of parameters accuracy and time histories. Evaluations were performed in MATLAB R2009b environment.

13

Helicity of Convective Flows from Localized Heat Source in a Rotating Layer

Sukhanovskii A., Evgrafova A., Popova E.

Archive of Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. LXIV, nr 2

177--188

EN

Experimental and numerical study of the steady-state cyclonic vortex from isolated heat source in a rotating fluid layer is described. The structure of laboratory cyclonic vortex is similar to the typical structure of tropical cyclones from observational data and numerical modelling including secondary flows in the boundary layer. Differential characteristics of the flow were studied by numerical simulation using CFD software Flow Vision. Helicity distribution in rotating fluid layer with localized heat source was analysed. Two mechanisms which play role in helicity generation are found. The first one is the strong correlation of cyclonic vortex and intensive upward motion in the central part of the vessel. The second one is due to large gradients of velocity on the periphery. The integral helicity in the considered case is substantial and its relative level is high.

14

UAV aircraft model for control system failures analysis

Żugaj M., Bibik P., Jacewicz M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 4

1405--1415

EN

In the paper, influence of control surface failures on UAV aircraft dynamics is investigated. A method for control loads determination for a nonlinear UAV aircraft model is presented. The model has been developed to analyse the influence of various control surface failures on aircraft controllability and to form the background for developing reconfiguration methods of flight control systems. The analysis of the control system failure impact on the aircraft dynamics and the ability of the control system to reconfiguration are presented.

15

Inclusion of the D-optimality in multisine manoeuvre design for aircraft parameter estimation

Lichota P.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 1

87--98

EN

This paper is concerned with the designing of simultaneous flight control deflections for aircraft system identification. The elevator, ailerons and rudder are excited with harmonically related multisine signals. The optimal deflections are designed when there is no information about the stability and control derivatives and when this information is available. The inclusion of the system dynamics in the inputs design phase is done with the D-optimality criterion. Both sets of optimal flight surface deflections are used as excitations of a nonlinear aircraft model which is identified through the maximum likelihood estimation method. Parameters accuracy for those maneuvers (designed with and without a-priori knowledge) is presented and compared.

16

Modelling of Unmanned Aerial Vehicle – Tricopter

Źrebiec J.

Automatyka / Automatics

|

2016

|

Vol. 20, no. 1

7--25

EN

This paper presents detailed models of small aerial unmanned vehicle’s subsystems like propeller, BLDC motor or Li–poly batery. Furthermore, more accurate dynamic model of Tricopter is described. This, multi–system model can be used to synthesize pecise controller which may have the advantage in hazardous situations.

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano modele poszczególnych podsystemów wchodzących w skład bezzałogowych statków latających. Opisano między innymi zespół napędowy składający się z silnika bezszczotkowego (BLDC) i śmigła oraz akumulator litowo-polimerowy. Dodatkowo zaproponowano dokładniejszy model dynamiki lotu tricoptera. Przytoczone modele można wykorzystać do syntezy bardziej optymalnego regulatora, który może mieć przewagę w krytycznych sytuacjach.

17

Analysis of selected variables characterising the manoeuvre for moving obstacle avoidance

Graffstein J.

Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej

|

2015

|

R. 56 nr 2 (201)

13--21

EN

The article is focused on the results of analysis aimed at selected variables, which are found to be important for the automatic flight control in case of passing by a moving obstacle. Considerations are focused on parameters describing an aircraft — moving obstacle system. Numerical simulation of the selected anti-collision, automatically controlled manoeuvre has been carried out. On the basis of this example, the effect has been analysed that parameters, found to be necessary for the realisation of such a manoeuvre, exert on state variables and variables describing the relations between discussed objects. The results obtained can be treated as the source of information opening the deeper insight into a behaviour of the controlled aircraft in case of known scenario of obstacle’s motion.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy wybranych zmiennych istotnych z punktu widzenia automatycznego sterowania samolotem podczas omijania ruchomej przeszkody. Rozważania dotyczyły przebiegu parametrów opisujących układ samolot — ruchoma przeszkoda. Przeprowadzono numeryczną symulację wybranego automatycznie sterowanego manewru antykolizyjnego. Na tym przykładzie przeanalizowano wpływ parametrów niezbędnych do jego realizacji na zmienne stanu lotu samolotu i zmienne opisujące wzajemne relacje omawianych obiektów. Uzyskane wyniki stanowią źródło informacji pozwalających na lepsze zrozumienie zachowania sterowanego samolotu dla znanej konfiguracji ruchu przeszkody.

18

Metoda generowania modelu dynamiki statku powietrznego zastosowana w symulatorze kabiny samolotu pasażerskiego

Kaźmierczak K., Rochala Z., Wojtowicz K.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 85[288], nr 4

445--453

PL

Modelowanie dynamiki lotu statku powietrznego jest procesem, w wyniku którego można uzyskać odpowiedź na pytania: jak zachowuje się badany statek powietrzny oraz jak należy nim sterować, aby wykonał przewidziane zadanie. W ramach prac prowadzonych w Zakładzie Awioniki i Uzbrojenia Lotniczego Wojskowej Akademii Technicznej zbudowano dydaktyczny symulator kabiny współczesnego samolotu pasażerskiego z zaimplementowanym modelem ruchu statku powietrznego. Oprócz symulacji pracy przyrządów pokładowych stanowisko może służyć do analizy wpływu poszczególnych parametrów geometrycznych, masowych i innych charakterystyk statku powietrznego na jego zachowanie. Dzięki temu możliwe jest podczas zajęć dydaktycznych przebadanie wielu konfiguracji samolotu bez rozwiązywania trudnych zagadnień matematycznych. Studenci mogą więc więcej czasu poświęcić na rozpatrywanie różnych przypadków i analizę jakościową na podstawie przeprowadzonego wirtualnego lotu.

EN

Aircraft flight dynamic modeling is a process that is used to find answers to questions: what is the aircraft`s behavior and how it must be guided to accomplish the objectives. During works conducted at Faculty of Avionics and Air Armament at Military University of Technology, the didactic modern airliner flight deck simulator, with implemented appropriate flight model, was developed. In addition to instrument panel simulation, this simulator can be used as a stand for analysis of geometric, mass and different parameters impact on aircraft behavior. Due to that, it is possible to investigate many aircraft configurations without the need of solving mathematical equations, during didactic trainings. Students can have some additional time to consider different problematic cases and qualitative analysis on the basis of virtual flights.

19

Modelowanie katapultowania w układzie przestrzennym

Głowiński S.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2013

|

R. 14, nr 3

115-122

PL

Artykuł przedstawia metodykę postępowania przy określaniu układów współrzędnych w procesie katapultowania. Poprzez właściwe i jednoznaczne stosowanie oznaczeń istnieje możliwość jasnego określania położenia fotela katapultowego względem samolotu i względem ziemi. O ile w przypadku układu symetrycznego zadanie nie jest trudne, w przestrzeni dochodzą kąty ślizgu i przechylenia oraz siły i momenty, które mają decydujący wpływ na trajektorię fotela. Autor poprzez wprowadzenie dodatkowych układów współrzędnych oraz określenie macierzy transformacji pomiędzy tymi układami, ujednolica stosowane oznaczenia i zwraca uwagę na związki pomiędzy prędkościami liniowymi i kątowymi tych układów.

EN

The paper presents the methodology followed for determination of coordinate systems in the ejection process. The using of appropriate and clear signs it is possible to clearly determining of the position of the ejection seat relativity the plane and the ground. While in the case of the symmetrical task is not difficult in space come sliding and tilting angles and the forces and moments that have a decisive influence on the trajectory of the seat. Author by introducing additional coordinate systems and to determine the transformation matrix between the two systems, standardizes used signs and draws attention to the relationship between linear and angular velocities of these systems.

20

Dynamika statku powietrznego i fotela katapultowego w układzie przestrzennym

Głowiński S.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2013

|

R. 14, nr 3

173-181

PL

Artykuł przedstawia model matematyczny dynamiki statku powietrznego i fotela katapultowego. Przeprowadzono symulację wybranego typu fotela katapultowego z uwzględnieniem zmiany masy pilota i prędkości lotu statku powietrznego przy wykorzystaniu pakietu MATLAB ze szczególnym uwzględnieniem przelotu nad statecznikiem pionowym samolotu.

EN

Paper discussed the mathematical model of dynamics of the aircraft and ejection seat. The numerical simulation on the selected type of ejection seat in function of pilot mass and speed of aircraft by using MATLAB package with a particular focus on the vertical stabilizer plane was studied.