Praca+doktorska+Roman+Róziecki.pdf
(
8824 KB
)
Pobierz
Praca doktorska Romana rózieckiego24-06-2007
Na prawach rękopisu
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
WYDZIAŁ MECHANICZNO-ENERGETYCZNY
BIFURKACYJNA ANALIZA DYNAMIKI LOTU SAMOLOTU
SUPERMANEWROWEGO Z WEKTOROWANIEM CI
Ą
GU
Roman RÓZIECKI
Słowa kluczowe: Dynamika lotu
„Wektorowanie ciągu”
Samoloty supermanewrowe
Teoria układów dynamicznych
Teoria Bifurkacji
Praca doktorska
Promotor: Prof. dr hab. inŜ. Krzysztof SIBILSKI
WROCŁAW 2006
S
PIS TRE
Ś
CI
Spis waŜniejszych oznaczeń ................................................................................................
5
1. W
STĘP
..............................................................................................................................
7
1.1. Definicja supermanewrowości ..................................................................................
7
1.2. „Wektorowanie ciągu” – metody i rozwiązania konstrukcyjne
...................................
8
1.3. Teza i cel pracy .........................................................................................................
10
2. M
ODELOWANIE DYNAMIKI LOTU SAMOLOTU SUPERMANEWROWEGO
...............................
12
2.1. Zasady budowy modeli fizycznych i matematycznych samolotów ..........................
12
2.2. Model fizyczny samolotu ..........................................................................................
13
2.3. Układy odniesienia i ich transformacje .....................................................................
14
2.3.1. Zastosowane konwencje ...........................................................................................
14
2.3.2. Układy odniesienia stosowane do opisu lotu samolotu ............................................
15
2.3.3. Transformacje układów współrzędnych ...................................................................
16
2.3.4. Związki kinematyczne ..............................................................................................
20
2.3.5. Parametry Eulera – Rodriguesa ................................................................................
22
3. R
ÓWNANIA RUCHU SAMOLOTU
.........................................................................................
26
3.1. Siły i momenty sił zewnętrznych działających na samolot ......................................
26
3.2. Modelowanie niestacjonarnych obciąŜeń aerodynamicznych jako funkcji
zmiennych stanu ........................................................................................................
32
3.3 Równania ruchu samolotu .........................................................................................
38
4. M
ODELOWANIE MODULARNE RUCHU SAMOLOTU
..............................................................
43
4.1. Wstęp ........................................................................................................................
43
4.2. Zasady modularnej metody symulacji ruchu samolotu ............................................
44
4.3 Zasady budowy logicznej sieci działań programu symulacji dynamiki lotu ............
46
4.4 Model matematyczny systemu człowiek – samolot ..................................................
47
4.4.1. Samolot .....................................................................................................................
47
4.4.2. Model pilota ..............................................................................................................
48
4.4.3. Model układów wykonawczych sterowania: odchyleniem, przechyleniem i
pochyleniem ..............................................................................................................
50
4.4.4. Napęd jako układ wykonawczy sterowania ..............................................................
50
4.5. Momenty pochodzące od silnika ..............................................................................
55
4.6. Samolot jako obiekt sterowania ................................................................................
56
4.7. Logiczna sieć działań programu symulacji ruchu samolotu .....................................
57
4.8. Weryfikacja modelu symulacyjnwgo samolotu F-16 ...............................................
59
5. Z
ASTOSOWANIE
T
EORII
U
KŁADÓW
D
YNAMICZNYCH W
BADANIACH
DYNAMIKI LOTU
SAMOLOTÓW SUPERMANEWROWYCH
........................................................................
61
5.1. Supermanewrowość i metodyka badań transgresyjnych ..........................................
61
5.2. Podstawowe pojęcia stateczności ruchu ...................................................................
62
5.3. Linearyzacja równań ruchu względem małych zaburzeń lotu ustalonego ................
65
3
5.4. Globalna analiza stateczności połoŜeń równowagi samolotu ..................................... 68
5.4.1. Numeryczne metody teorii bifurkacji .......................................................................... 68
5.4.2. Metodyka badań bifurkacyjnych nieliniowych zagadnień dynamiki lotu ................... 71
5.4.3.
Bifurkacyjna analiza granicznych stanów lotu ............................................................ 73
6. P
RZYKLADY ZASTOSOWAŃ
T
EORII
B
IFURKACJI DO ANALIZY PROBLEMÓW NIELINIOWEJ
DYNAMIKI LOTU SAMOLOTÓW SUPERMANEWROWYCH
................................................. 80
6.1. Bifurkacyjna analiza oscylacji typu „wing rock” ........................................................ 80
6.2. Bifurkacyjna analiza manewru Kobra ......................................................................... 87
6.3. Bifurkacyjna analiza korkociągu ................................................................................. 101
7. P
ODSUMOWANIE
.................................................................................................................. 110
B
IBLIOGRAFIA
......................................................................................................................... 114
Z
AŁĄCZNIK
1
Podstawowe pojęcia teorii bifurkacji ..................................................................................... 123
Z
AŁĄCZNIK
2
Schemat konstrukcyjny, dane geometryczne i masowe samolotu F-16 ................................. 139
Z
AŁĄCZNIK
3
Współczynniki aerodynamiczne samolotu F-16 .................................................................... 141
Z
AŁĄCZNIK
4
Kod źródłowy (w FORTRANIE) programów symulacyjnych dynamiki lotu
samolotu F-16 ......................................................................................................................... 144
4
S
PIS WA
ś
NIEJSZYCH OZNACZE
Ń
B
- Macierz bezwładności
b
- Rozpiętość samolotu
c
A
- Średnia cięciwa aerodynamiczna
C
x
, C
y
, C
z
- Współczynniki sił aerodynamicznych.
C
l
, C
m
, C
n
Współczynniki momentów aerodynamicznych.
F
a
=[
P
xa
P
ya
P
za
]
T
- Wektor siły aerodynamicznej i jego składowe na osie samolotowego
układu współrzędnych
G
- Wektor siły cięŜkości
g
- Przyspieszenie ziemskie
H
- Wektor pędu
I
- Macierz jednostkowa
J
X
, J
Y
, J
Z
- Momenty bezwładności
J
XY
, J
XZ
, J
YZ
- Momenty dewiacji
K
- Wektor krętu
M
a
= [
L
a
M
a
N
a
]
T
- Wektor momentu aerodynamicznego i jego składowe na osie
samolotowego układu współrzędnych
m
- Masa samolotu
M=
m
I
- Macierz mas
P
- Macierz prędkości w równaniach ruchu
P, Q, R
- Prędkości kątowe przechylania, pochylania i odchylania
S
- Powierzchnia odniesienia
T
2,1
- Macierz transformacji (przekształcenia)
T
( )
s
- Macierz przekształcenia układu inercyjnego do związanego z
samolotem układu nieinercyjnego
T
w
( )
s
- Macierz przekształcenia wektora prędkości kątowej zapisanego w
nieinercyjnym układzie współrzędnych związanym z samolotem
W
=[
P Q R
]
T
do układu współrzędnych, którego osie wyznaczają
prędkości uogólnione , ,
ɺ
(pochodne względem czasu kątów
ɺ ɺ
Bryanta)
T
a
(
a,b
)
- Macierz transformacji z układu aerodynamicznego laboratoryjnego
do układu samolotowego
T
=[
X
T
Y
T
Z
T
]
T
- Wektor ciągu silnika
T
- Wartość ciągu silnika
t
- Czas
u
=
[
d d d
W
L
K
- Wektor sterowania
T
f f
T
Tx
Ty
V
=
[
U V W
]
T
- Wektor prędkości lotu
V
0
- Prędkość lotu
x, y, z
- Współrzędne w związanym ze statkiem powietrznym układzie
współrzędnych
x
1
, y
1
, z
1
- Współrzędne w związanym z Ziemią, inercyjnym układzie
współrzędnych
x
g
, y
g
, z
g
- Współrzędne w grawitacyjnym układzie współrzędnych
x
a
, y
a
, z
a
- Współrzędne w prędkościowym układzie współrzędnych
5
F Q Y
x
- Wektor stanu
X
- Wektor zawierający składowe prędkości liniowych i kątowych
a
- Kąt natarcia
a
E
, b
E
, g
E
- Cosinusy kierunkowe wyznaczające przestrzenne połoŜenie osi
obrotu (definiujące parametry Eulera)
b
- Kąt ślizgu
L
- Wskaźnik naruszenia równania wiąŜącego parametry Eulera
m
- Wektor parametrów bifurkacyjnych (przyjęto, Ŝe mº
u
)
r
- Gęstość powietrza
F, Q, Y
- Kąty przechylenia, pochylenia i odchylenia (kąty Bryanta)
d d d
W
, ,
L
K
- Kąty wychylenia steru wysokości, lotek i steru kierunku
s
=
[
Y
Q
F
]
-
Wektor kątów Bryanta
w
T
- Wektor prędkości kątowej wirujących mas silnika
=
[
P Q R
]
T
- Wektor prędkości kątowej kadłuba statku powietrznego
( )
i
- Pochodna względem czasu
Macierze, wektory - Czcionka wytłuszczona
6
T
Plik z chomika:
kamelsux1
Inne pliki z tego folderu:
Airframe Stress Analysis and Sizing.pdf
(38286 KB)
Praca+doktorska+Roman+Róziecki.pdf
(8824 KB)
Inne foldery tego chomika:
Alibre Design Expert 2012 v14 x86 x64
Alibre Design Expert v12.1
Altair HyperWorks 10 x64
Altair Simlab 11 x86 x64
Ansys 12.1 + Ansys Training Manual
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin