مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی رفتار دینامیکی هواپیما در مواجهه قیچی باد با استفاده از روش بارگذاری چند ‌نقطه ای ‌

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی هوافضا/دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 استاد/دانشگاه امیرکبیر
چکیده
چکیده

پدیده ی قیچی باد برای هواپیما در پرواز ارتفاع پایین، بسیار خطرناک و تهدید آمیز می باشد که موجب کنترل ناپذیری هواپیما می شود و همچنین پیشبینی پدیده و تشخیص آن کاری دشوار می باشد. تحقیق در این حوزه بدین منظور حائز اهمیت می باشد که هواپیما در مواجهه با این پدیده کنترل پذیر شود. اکثر تحقیقات، از مدل تکنقطه برای شبیه سازی رویارویی هواپیما با مایکروبرست استفاده کرده اند. این مدل موقعیت مایکروبرست را به مرکز جرم هواپیما اعمال می کند، در حالی که میدان مایکروبرست باید به سرتاسر بدنه، بال و دم هواپیما اعمال شود. برای شبیه سازی واقعی تر، باید از مدل جدیدی به نام مدل چندنقطه استفاده نمود. در این مدل اثرات باد متغیر علاوه بر مرکز جرم، به نقاط بیشتری از هواپیما وارد می شود. اعمال اثر گرادیان باد به هواپیما از مزیت های این مدل به شمار می رود. در این مقاله نتایج شبیه سازی برای هر دو مدل ارائه می گردد و مورد مقایسه قرار می گیرد. مقایسه مدل تک نقطه با روش های موجود در مراجع همخوانی مناسبی را با تلرانس 10% ارائه نمود. نتایج شایان ملاحظه نظیر عملکرد مسیر حرکت، زاویه آزیموت و گشتاور طولی هواپیما به صورت مقایسه ای در دو مدل تکنقطه و چندنقطه در حضور مایکروبرست نشان داده میشود. مدل چندنقطه برتری مدل سازی را با حالت واقعی پرواز در حضور مایکروبرست به اثبات رسانید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Dynamic Response of the aircraft to wind shear using multibody loading ‎approach ‎

نویسنده English

Ali poormoradi 1
1 Aerospace engineering Dept./ Amirkabir University
چکیده English

‎* P.O.B.1591634311, 424 Hafez Ave., Tehran, Iran, sabzeh@aut.ac.ir

Abstract

Microburst wind shear is very dangerous and threatening for aircraft in low altitude flight, which makes aircraft uncontrollable and also difficult ‎in forecasting and detection. This is consequential research in order to make the aircraft controllable when encountering the phenomenon. Most ‎studies‏ ‏have simulated aircraft encountering the microburst by applying single body model. This model, consider location of microburst on the ‎aircraft center of gravity, where microburst must be applied all through fuselage, wing and tail combination. For more realistic simulation, ‎microburst should be applied to more points of aircraft body in addition to C.G., which is known as developed multi-body model. Applying the ‎influence of wind gradients to aircraft body is the advantage of this model. In this paper, results of both single and multi-body was conducted and ‎compared. In comparison of single body model with existing methods in references, has provided a proper consistency with the tolerance of 10%. ‎Considerable results have shown in comparison of single-body and multi-body model in accordance to flight trajectory response, heading angle ‎and pitching moment to wind shear model and the ability of the multi-body model for modeling of aircraft realistic flight encountering microburst ‎has been proved.‎

کلیدواژه‌ها English

Microburst
Wind shear
multi-body model
single-body model
[1] W. L. Guan, K. Yong, Review of aviation accidents caused by wind shear and identification methods, Journal-Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol. 23, No. 2, pp. 99-110, 2002.
[2] H. Aboshosha, G. Bitsuamlak, A. E. Damatty, Turbulence characterization of downbursts using LES, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 136, No. 31, pp. 44-61, 2015.
[3] Y. Zhang, H. Hu, P. P. Sarkar, Comparison of microburst-wind loads on low-rise structures of various geometric shapes, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 133, No. 31, pp. 181-90, 2014.
[4] A. Hassanpour, S. H. Pourtakdoust, Three-dimensional model predictive controller design for approach to landing with microburst encounter, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G, Journal of Aerospace Engineering, Vol. 10, pp. 0954410017707545, 2017.
[5] G. Zhenxing, L. Zhengqiang, Predictive controller for aircraft landing under wind shear, Applied Mechanics and Materials, Vol. 587, No. 589, pp. 2030- 2035, 2014.
[6] Anon, Manual on Low-level Wind Shear, ICAO, Chapter 3, page 34.
[7] W. T. Cui, W. H. Liu, X. Y. Lei, Modeling and simulation of microburst wind shear in the flight simulator, Guidance, Navigation and Control Conference (CGNCC), IEEE Chinese, pp. 1095-1100, Aug 8, 2014.
[8] J. Wang, X. Song, Y. Wang, Modeling and simulation of china c series large aircraft with microburst, Hindawi Publishing Corporation, Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2016, Article ID 2371594, 10 pages, 2016.
[9] B. Etkin, L. D. Reid, Dynamics of Flight: Stability and Control, Third Edittion, Vol. 3, pp. 18-57, New York: Wiley, 1996.
[10] G. Zhenxing, G. Hongbin, L. Hui, Real-time simulation of large aircraft flying through microburst wind field, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 22, No. 5, pp. 459-466, 2008.
[11] M. Sabzeh Parvar, H. Asari, Analysis of microburst effect on an aircraft landing approach, Proceedings of the 6th International Conference on Iranian Aerospace Society, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran, Feb, 2007.
[12] D. D. Vicroy, A simple, analytical, axisymmetric microburst model for downdraft estimation, NASA Technical Memorandum 104053, Hampton, Va: National Aeronautics and Space Administration, Langley Research Center, 1991.
[13] Military Specification, Flying Qualities of Piloted Airplanes, pp. 21-42, United States: Department of Defense, 1980.
[14] S. H. Pourtakdoust, M. Kiani, A. Hassanpour, Optimal trajectory planning for flight through microburst wind shears, Aerospace Science and Technology, Vol. 15, No. 7, pp. 567-76, 2011.
[15] Q. Luo, H. Duan, Symbolic control approach to aircraft taking off in wind shear, An International Journal, Vol. 87, No. 1, pp. 45-51, 2014.
[16] A. Dogan, P. T. Kabamba, Modified guidance laws to escape microbursts with turbulence, Mathematical Problems in Engineering, Vol. 8, No. 1, pp. 43-67, 2002.
[17] M. S. Lewis, P. A. Robinson, D. A. Hinton, R. L. Bowles, The relationship of an integral wind shear hazard to aircraft performance limitations, NASA Langley Research Center, Hampton, VA, United States, RTOP 505-64-12- 01,1994.
[18] CAD 3-View Drawings for Airport Planning Purposes, 747-100/200, Internet Website, Accessed on 7 october 2016; http://www.boeing.com/commercial/airports/3_view.page.