Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Simulation of the vertical/ short take-off profile aircraft motion

Rafał Sarba

Abstract

Praca poświęcona jest numerycznej symulacji lotu samolotu o pionowym profilu startu. Analiza postawionego problemu została rozpoczęta od analizy istniejących sposobów realizacji lotu pionowego samolotu pionowego startu. Cztery główne grupy sposobów realizacji lotu pionowego zostały opisane przy użyciu szeregu przykładów istniejących samolotów i prototypów. Praca ta skupia się na bojowych samolotach pionowego startu i lądowania: Harrier, JAK-141 i F35 Lightning II. Szczegóły rozwiązań technicznych zespołów napędowych i podstawowe parametry techniczne zostały opisane dla tych trzech samolotów. Wprowadzenie do tej pracy zawiera również opis zjawisk fizycznych związanych z fazą pionowego startu czy lądowania. Wpływ bliskości ziemi na zespół napędowy, stabilność, siły aerodynamiczne i osiągi silników zostały opisane. Jako wprowadzenie został także przedstawiona lista standardowych profili startu dla samolotów VTOL. Główną częścią pracy jest opis matematyczny zjawiska pionowego startu. Rozwiązane zostało zagadnienie odwrotne dynamiki. Omówione zostały główne siły oddziaływające na samolot w locie pionowym. Przedstawiono wprowadzone układy odniesienia dla ziemi, wektora prędkości i samolotu. Przedstawiony zostały układ równań dla swobodnego ruchu bryły sztywnej. Zostało także opisane szczegółowo wyznaczenie sił aerodynamicznych dla bardzo dużych kątów natarcia. Przedstawiono uproszczona metodę wyznaczania momentów bezwładności na podstawie dostępnych danych bez szczegółowych rysunków technicznych samolotu. Uwzględniono oddziaływanie powierzchni ziemi. Dwie krzywe pochodzące z raportu NASA reprezentujące wpływ odległości dyszy wylotowej od powierzchni ziemi i prędkości lotu na ciąg silnika zostały uwzględnione w matematycznym modelu zjawiska. Kolejna ważna część pracy jest opisem kodowania modelu matematycznego. Do rozwiązania układu równań zagadnienia odwrotnego użyto języka programowania wysokiego poziomu Octave. Zostało opisane wyznaczenie pierwszych i drugich pochodnych. Układ trzech nieliniowych równań algebraicznych opisujących siły niezbędne do lotu wzdłuż zadanej ścieżki pionowego startu, został rozwiązany metodą Newtona w każdym kroku czasowym. Wyniki modelu matematycznego zostały zaprezentowane w postaci zbioru 45 wykresów zawierających przebiegi czasowe wszystkich parametrów samolotu. Prezentowane krzywe pokazują, że wyniki są prawidłowe. Wartości i kształty krzywych odpowiadają oczekiwanemu zachowaniu samolotu podczas pionowego startu. Stworzony skrypt jest narzędziem, które może mieć szerokie zastosowanie podczas projektowania samolotu pionowego startu. Studium czułości na zmianę parametrów modelu może być łatwo wykonane. Praca ta jest pierwszym krokiem w kierunku projektu samolotu pionowego startu.
Record ID
WUT4c034d41e7f44aabb39f05ac55abd9c8
Diploma type
Master of Science
Author
Rafał Sarba (FPAE) Rafał Sarba,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Symulacja ruchu samolotu o skróconym/ pionowym profilu startu
Supervisor
Zbigniew Paturski (FPAE/IAAM) Zbigniew Paturski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
10-03-2012
Issue date (year)
2012
Pages
113
Internal identifier
MEL; PD-1821
Reviewers
Zbigniew Paturski (FPAE/IAAM) Zbigniew Paturski,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Ryszard Maroński (FPAE/IAAM) Ryszard Maroński,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
MECHANIKA LOTU, DYNAMIKA SAMOLOTÓW, PIONOWZLOTY
Abstract in Polish
Praca poświęcona jest numerycznej symulacji lotu samolotu o pionowym profilu startu. Analiza postawionego problemu została rozpoczęta od analizy istniejących sposobów realizacji lotu pionowego samolotu pionowego startu. Cztery główne grupy sposobów realizacji lotu pionowego zostały opisane przy użyciu szeregu przykładów istniejących samolotów i prototypów. Praca ta skupia się na bojowych samolotach pionowego startu i lądowania: Harrier, JAK-141 i F35 Lightning II. Szczegóły rozwiązań technicznych zespołów napędowych i podstawowe parametry techniczne zostały opisane dla tych trzech samolotów. Wprowadzenie do tej pracy zawiera również opis zjawisk fizycznych związanych z fazą pionowego startu czy lądowania. Wpływ bliskości ziemi na zespół napędowy, stabilność, siły aerodynamiczne i osiągi silników zostały opisane. Jako wprowadzenie został także przedstawiona lista standardowych profili startu dla samolotów VTOL. Główną częścią pracy jest opis matematyczny zjawiska pionowego startu. Rozwiązane zostało zagadnienie odwrotne dynamiki. Omówione zostały główne siły oddziaływające na samolot w locie pionowym. Przedstawiono wprowadzone układy odniesienia dla ziemi, wektora prędkości i samolotu. Przedstawiony zostały układ równań dla swobodnego ruchu bryły sztywnej. Zostało także opisane szczegółowo wyznaczenie sił aerodynamicznych dla bardzo dużych kątów natarcia. Przedstawiono uproszczona metodę wyznaczania momentów bezwładności na podstawie dostępnych danych bez szczegółowych rysunków technicznych samolotu. Uwzględniono oddziaływanie powierzchni ziemi. Dwie krzywe pochodzące z raportu NASA reprezentujące wpływ odległości dyszy wylotowej od powierzchni ziemi i prędkości lotu na ciąg silnika zostały uwzględnione w matematycznym modelu zjawiska. Kolejna ważna część pracy jest opisem kodowania modelu matematycznego. Do rozwiązania układu równań zagadnienia odwrotnego użyto języka programowania wysokiego poziomu Octave. Zostało opisane wyznaczenie pierwszych i drugich pochodnych. Układ trzech nieliniowych równań algebraicznych opisujących siły niezbędne do lotu wzdłuż zadanej ścieżki pionowego startu, został rozwiązany metodą Newtona w każdym kroku czasowym. Wyniki modelu matematycznego zostały zaprezentowane w postaci zbioru 45 wykresów zawierających przebiegi czasowe wszystkich parametrów samolotu. Prezentowane krzywe pokazują, że wyniki są prawidłowe. Wartości i kształty krzywych odpowiadają oczekiwanemu zachowaniu samolotu podczas pionowego startu. Stworzony skrypt jest narzędziem, które może mieć szerokie zastosowanie podczas projektowania samolotu pionowego startu. Studium czułości na zmianę parametrów modelu może być łatwo wykonane. Praca ta jest pierwszym krokiem w kierunku projektu samolotu pionowego startu.
File
  • File: 1
    Rafał Sarba -173427 - praca magisterska.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT4c034d41e7f44aabb39f05ac55abd9c8/
URN
urn:pw-repo:WUT4c034d41e7f44aabb39f05ac55abd9c8

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page