Отправить статью по E-mail 
Влияние аэродинамической асимметрии на критические режимы полета дозвуковых самолетов и управление для вывода из них
- Авторы: Сидорюк М.E.1, Храбров А.Н.1
-
Учреждения:
- ФАУ “Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского”
- Выпуск: № 6 (2024)
- Страницы: 46-62
- Раздел: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
- URL: https://genescells.com/0002-3388/article/view/683137
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002338824060051
- EDN: https://elibrary.ru/svippg
- ID: 683137
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Рассмотрены стационарные и устойчивые периодические режимы пространственного движения самолета. Исследовано влияние аэродинамической асимметрии на параметры критических режимов с помощью прямого расчета методом непрерывного продолжения по параметру. Описаны причины появления аэродинамической асимметрии при симметричных условиях обтекания. Анализируется влияние возникающей аэродинамической асимметрии на возможность попадания самолета в штопор и вывод из этого критического режима. С помощью инструментов робастного анализа исследована чувствительность параметров штопора к неопределенности математической модели аэродинамики.
Полный текст
Об авторах
М. E. Сидорюк
ФАУ “Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского”
Автор, ответственный за переписку.
Email: mariya.sidoryuk@tsagi.ru
Россия, Жуковский
А. Н. Храбров
ФАУ “Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского”
Email: aleksandr.khrabrov@tsagi.ru
Россия, Жуковский
Список литературы
- Аэродинамика, устойчивость и управляемость сверхзвуковых самолетов / Под. ред. Г. С. Бюшгенса. М.: Наука. Физматлит, 1998.
- Goman M.G., Khramtsovsky A.V. Application of Continuation and Bifurcation Methods to the Design of Control Systems // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Ser. A: Mathematical, Physical, and Engineering Sciences. 1998. V. 356. P. 2277–2295.
- https://commonresearchmodel.larc.nasa.gov/geometry/.
- Jackson P, Munson K. Peacock L. Jane’s All the Worlds Aircraft 2005–2006. Surrey: Jane’s Information Group. 2006.
- Richardson T.S, McFarlane C., Isikveren A., Badcock K. J., Da Ronch A. Analysis of Conventional and Asymmetric aircraft Configurations using CEASIOM // Progress in Aerospace Sciences. 2011. V. 47. № 8. P. 647–659.
- Khrabrov A., Sidoryuk M. Flight Control Law Design for Asymmetrical General Aviation Aircraft // Frontiers in Aerospace Engineering. 2013. V.2. № 4. P. 258–266.
- Goman M.G., Zagaynov G.I., Khramtsovsky A.V. Application of Bifurcation Methods to Nonlinear Flight Dynamics Problems // Progress in Aerospace Sciences. 1997. V. 33. № 59. P. 539–586.
- Guicheteau P. Bifurcation Theory: a Tool for Nonlinear flight Dynamics // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Ser. A. 1998. № 356. P. 2181–2201.
- Farcy D., Khrabrov A., Sidoryuk M. Sensitivity of Spin Parameters to Uncertainties of the Aircraft Aerodynamic Model // Journal of Aircraft. 2020. V. 57. № 5. P. 1–16.
- Гоман М.Г., Захаров С.Б., Храбров А.Н. Симметричное и несимметричное отрывное обтекание крыла малого удлинения с фюзеляжем // Уч. зап. ЦАГИ. 1985. № 6. С. 1–8.
- Гоман М.Г., Захаров С.Б., Храбров А.Н. Аэродинамический гистерезис при стационарном отрывном обтекании удлиненных тел //Докл. АН СССР.1985. № 1. С. 28–31.
- ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. М., 1981.
- ГОСТ 21890-76. Фюзеляж, крылья и оперение самолетов и вертолетов. Термины и определения. М., 1976.
- ГОСТ 22833-77. Характеристики самолета геометрические. Термины, определения и буквенные обозначения. М., 1987.
- Packard A., Balas G., Safonov M., Chiang R., Gahinet P., Nemirovski A., Apkarian P. Robust Control Toolbox // The MathWorks Inc. Natick. 2016.
- Sidoryuk M., Khrabrov A. Estimation of Regions of Attraction of Aircraft Spin Modes // Journal of Aircraft. 2019. V. 56. № 1. P. 205–216.
- Topcu U., Packard A., Seiler P., Wheeler T. Stability Region Analysis Using Simulations and Sum-Of-Squares Programming // Proc. American Control Conf. N.Y., 2007. P. 6009–6014.
- Topcu U., Packard A., Seiler P. Local Stability Analysis Using Simulations and Sum-Of-Squares Programming // Automatica. 2008. V. 44. № 10. P. 2669–2675.
- Tibken B. Estimation of the Domain of Attraction for Polynomial Systems via LMIS // Proc. IEEE Conf. on Decision and Control. Sydney, 2000. P. 3860–3864.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Общий вид используемых моделей самолетов.
Скачать (14KB)
3.
Рис. 2. Модельная задача исследования возникновения аэродинамической асимметрии.
Скачать (11KB)
4.
Рис. 3. Симметричное (a) и несимметричные (б, в) решения при .
Скачать (7KB)
5.
Рис. 4. Статические зависимости боковых аэродинамических коэффициентов модели 1, полученные в двух разных аэродинамических трубах при нулевом скольжении.
Скачать (26KB)
6.
Рис. 5. Зависимость коэффициентов момента крена и рыскания модели 1 от угла атаки и скольжения.
Скачать (187KB)
7.
Рис. 6. Зависимость коэффициентов момента крена и рыскания модели 1 от угла атаки и безразмерной угловой скорости.
Скачать (94KB)
8.
Рис. 7. Зависимость коэффициента момента крена модели 2 от углов атаки и скольжения.
Скачать (93KB)
9.
Рис. 8. Стационарные решения и предельные циклы для модели 1 в зависимости от отклонения элеронов (δв = –15°, δн = 0), модель аэродинамики с асимметрией: 1 – устойчивые решения, 2 – апериодически неустойчивые, 3 – колебательно неустойчивые, 4 – три или более собственных значений в правой полуплоскости.
Скачать (233KB)
10.
Рис. 9. Стационарные решения и предельные циклы для модели 1 в зависимости от отклонения элеронов (δв = –15°, δн = 0), нет аэродинамической асимметрии.
Скачать (185KB)
11.
Рис. 10. Сравнение стационарных решений и предельных циклов для модели 1 в зависимости от отклонения элеронов (δв = –15°, δн = 0): а – с асимметрией, б – без асимметрии.
Скачать (179KB)
12.
Рис. 11. Пример траектории в колебательном штопоре, обусловленном аэродинамической асимметрией.
Скачать (80KB)
13.
Рис. 12. Режимы штопора при различных значениях параметра аэродинамической асимметрии, ω > 0.
Скачать (163KB)
14.
Рис. 13. Режимы штопора при различных значениях параметра аэродинамической асимметрии, ω < 0.
Скачать (166KB)
15.
Рис. 14. Робастная устойчивость режимов штопора, обусловленного аэродинамической асимметрией при различных неопределенностях аэродинамических производных в моментах рыскания и крена.
Скачать (49KB)
16.
Рис. 15. Параметры штопора, вызванного аэродинамической асимметрией, в зависимости от отклонения элеронов, при различных неопределенностях моментов рыскания и крена.
Скачать (88KB)
17.
Рис. 16. Параметры стационарных критических режимов для модели 2 в зависимости от отклонения руля направления при δв = 5°, δэ = 0: 1 – устойчивые решения, 2 – апериодически неустойчивые, 3 – колебательно неустойчивые, 4 – три или более собственных значений в правой полуплоскости.
Скачать (169KB)
18.
Рис. 17. Проекции областей притяжения для нескольких режимов штопора, цифры соответствуют номерам режимов в таблице: 1 – δн = –30°, α = 55°; 8 – δн = 30°, α = 55°; 4 – δн = 0°, α = 30°; 2 – δн = –20°, α = 50°; 3 – δн = -20°, α = 37°; 5 – δн = 0, α = 18°; 6 – δн = 20°, α = 32°; проекции для режима 7 (δн= –30°, α = 35°) практически совпадают с проекциями для режима 8.
Скачать (93KB)
19.
Рис. 18. а – симметричная модель аэродинамики: выход из штопора, б – модель аэродинамики с учетом асимметрии: невыход.
Скачать (121KB)
20.
Рис. 19. Модель аэродинамики с учетом асимметрии: невыход из штопора.
Скачать (119KB)
21.
Рис. 20. Модель аэродинамики с учетом асимметрии, выход усиленным методом пилотирования.
Скачать (87KB)
