Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Испытание летательных аппаратов и их систем

Диссертационная работа:

Ву Нгок Хое. Методика и итерационные алгоритмы идентификации аэродинамических коэффициентов по результатам моделирования летных испытаний : Дис. ... канд. техн. наук : 05.07.01, 05.07.07 Москва, 2006 234 с. РГБ ОД, 61:06-5/2470

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1. АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДИК ИДЕНТИФИКАЦИИ И

ИСХОДНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОСТРОЕНИЯ 10

1.1. Современные проблемы адекватного определения

аэродинамических характеристик летательных аппаратов и

некоторые причины рассогласования их значений 10

1.2.Проблемы практического решения задачи идентификации 12

1.3.Анализ методик и результатов решения обсуждаемой задачи,

полученных в работах других авторов 15

1.4.Исходные предпосылки построения методики и алгоритмов

идентификации аэродинамических коэффициентов по

результатам моделирования летных испытаний ЛА 18

ВЫВОДЫ по главе 1 19

Глава2. МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ЛА С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ФОРМОЙ И

МОМЕНТАМИ ИНЕРЦИИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО 21

2.1.Постановка задачи моделирования движения ЛА 21

2.2.Уравнения высокоточного математического моделирования

движения ЛА 25

2.3.Структура аэродинамических характеристик с учетом 32

ВЫВОДЫ по главе 2 34

ГлаваЗ. МЕТОДИКА И АЛГОРИТМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ

АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ 35

3.1.Общая схема модельной идентификации аэродинамических

характеристик 35

3.2.Алгоритм идентификации аэродинамических характеристики

коэффициентов на основе высокоточной модели 37

3.3. Алгоритм модельной идентификации аэродинамических

коэффициентов по значениям 39

3.4.Алгоритм приближенного определения функций влияния 41

З стр

ВЫВОДЫ по главе 3 43

Глава4. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 45

4.1 .Результаты контрольной идентификации аэродинамических

коэффициентов управляемого летательного аппарата 45

4.2.Результаты контрольной идентификации аэродинамических

коэффициентов неуправляемого ЛА (тела вращения) 48

4.3. Результаты идентификации при моделировании летных

испытаний управляемого ЛА 51

4.4.Результаты контроля условий ортогональности матрицы С 55

ВЫВОДЫ по главе 4 58

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 60

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 63

ПРИЛОЖЕНИЕ 70

Введение к работе:

Актуальность темы. Полет с большими скоростями в атмосфере

(М «10-25) приводит к необходимости учета реальных свойств среды, таких как вязкость, сжимаемость, теплопроводность, нелинейных факторов влияния угла атаки и изменений массово-инерционных характеристик летательного аппарата (ЛА) и др. Задача учета всех этих факторов громоздка и не всегда обеспечена теоретически, особенно для перспективных аппаратов сложных аэродинамических форм. К настоящему времени с применением трехмерных газодинамических систем уравнений имеется возможность определения стационарных и нестационарных аэродинамических коэффициентов (всего 17 коэффициентов) только для тел вращения [38]. Специалисты в области проектирования обычно сталкиваются с большими трудностями при разработке нового ЛА. На этапе поисковых исследований включение таких задач в процесс разработки образца ЛА влечет за собой не только материальные, но и временные затраты. В случае асимметричности поверхности ЛА возможно существенное изменение параметров невязкого течения и структуры пограничного слоя. Такой характер течения приводит к тому, что экспериментальные данные по распределению давления на поверхности ЛА значительно отличаются от теоретических расчетов. В результате, прогнозирование значений аэродинамических коэффициентов ЛА сопровождается, как правило, значительными погрешностями. Эта проблема становится особенно острой при гиперзвуковых скоростях полета. Сложность задачи предопределяет проведение обширных экспериментальных исследований как для практических приложений, тестирования теоретических методов расчета, а также для совершенствования физических и математических моделей.

Результаты, полученные в натурных условиях, показали различия некоторых характеристик по сравнению с результатами расчетов и трубных экспериментов. В зависимости от типа течения в пограничном слое коренным

5 образом могут изменяться условия обтекания, так как определяющее влияние

оказывают форма поверхности ЛА, вихри и ударные волны. Остаются

невыясненными важные вопросы, касающиеся реальных значений

аэродинамических коэффициентов ЛА при его движении в натурных условиях.

Существенную роль в определении аэродинамических характеристик ЛА играют летные испытания (ЛИ). Однако, соответствующий статистический материал, получаемый в процессе ЛИ и применяемый при идентификации аэродинамических характеристик, вследствие проведения ограниченного количества экспериментов и измерений в условиях их осуществления невелик по объему и неоднороден по составу.

Указанные обстоятельства делают невозможным определение вероятностных характеристик испытуемых объектов классическими статистическими методами и требуют использования методов математического моделирования, базирующихся на применении априорной информации, накопленной в процессе предшествующих испытаний и теоретических расчетов.

Одну из важных ролей при этом играет решение задачи обеспечения адекватности расчетных математических моделей и реализуемых вычислительных схем, в частности, итерационного типа, реальным условиям. Это предполагает необходимость проведения большого объема предварительных (по отношению к ЛИ) исследований, посвященных выбору и отработке рациональных методик идентификации аэродинамических коэффициентов по результатам компьютерного моделирования ЛИ.

Все сказанное свидетельствует о возросшей значимости вычислительного эксперимента при отработке методов идентификации аэродинамических характеристик ЛА. Поэтому можно сделать вывод, что разработка методик и алгоритмов высокоточной идентификации необходимого количества аэродинамических коэффициентов ЛА по результатам моделирования ЛИ является актуальной и имеет большую практическую значимость.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью проведенных исследований является повышение уровня достоверности и объема всей совокупности значений аэродинамических коэффициентов управляемого и неуправляемого (тела вращения) ЛА на основе итерационных алгоритмов идентификации. В процессе достижения поставленной цели представилось необходимым решение следующих задач:

1.Построение методики и общей схемы детерминированной идентификации совокупности аэродинамических коэффициентов (АДК) большого объема (17) по значениям моделируемых в вычислительном эксперименте перегрузок и угловых скоростей ЛА, в составе универсальной части (пригодной для любых ЛА) и индивидуальной части (учитывающей особенности аэродинамики и компоновки рассматриваемого конкретного ЛА).

2.Разработка итерационного алгоритма идентификации

аэродинамических характеристик и коэффициентов на основе высокоточной модели движения ЛА, с учетом возможности контроля результатов расчетов в любой текущий момент времени во всем диапазоне времени моделирования движения ЛА.

3.Разработка алгоритма идентификации аэродинамических

коэффициентов (АДК) по значениям аэродинамических характеристик (АДХ), с учетом различий структур управляемого ЛА и неуправляемого ЛА (тела вращения).

4.Разработка алгоритма приближенного определения функций влияния,
погрешности значений которых в итерационном процессе компенсируются за
счет структуры и высокого уровня адекватности используемых

математических моделей движения ЛА реальным характеристикам полета.

5.Тестирование разработанных методики и алгоритмов, подтверждение достоверности получаемых результатов путем проведения серии вычислительных экспериментов применительно к условиям моделирования летных испытаний управляемого и неуправляемого ЛА.

Методы исследования. В работе используются методы матричной

7 алгебры, теории обыкновенных дифференциальных уравнений и механики

полета.

Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов обеспечивается применением корректных математических моделей движения ЛА, подтверждена результатами тестовых расчетов и вычислительных экспериментов.

Научная новизна. Научная новизна характеризуется следующим:

1.Построены методика и общая схема идентификации большой совокупности (17) АДК, в составе универсальной части (пригодной для любых управляемых и неуправляемых ЛА) и индивидуальной части (учитывающей особенности аэродинамики и компоновки рассматриваемого конкретного ЛА), применительно к вычислительно моделируемым условиям летных испытаний ЛА и обработки результатов на заключительном этапе послеполетного анализа.

2.Разработаны итерационные алгоритмы идентификации АДХ и АДК на основе высокоточных уравнений движения ЛА и моделирования условий и процесса летных испытаний.

3.Получены новые данные вычислительных экспериментов, подтверждающие работоспособность и эффективность предлагаемых алгоритмов и точность (в рамках математической модели) получаемых на их основе результатов.

Практическая значимость работы. Представленные в работе методика и алгоритмы, объединенные в единое целое с данными предварительной обработки результатов измерений в летных испытаниях ЛА, обеспечивают возможность получения объективных данных о значениях АДК конкретных ЛА в конкретных условиях их пространственного полета в атмосфере.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Методика и общая схема построения алгоритмов детерминированной идентификации совокупности 17 аэродинамических коэффициентов по результатам моделирования движения ЛА на этапе летных испытаний.

8 2.Итерационный алгоритм идентификации АДХ и АДК на основе

высокоточной модели движения ЛА с изменяемой формой и изменяемыми

компонентами тензора инерции и центра масс ЛА, позволяющий осуществлять

контроль результатов расчетов в любой текущий момент времени во всем

диапазоне времени моделирования движения ЛА.

3. Алгоритм идентификации АДК по заданным значениям

аэродинамических характеристик.

4.Алгоритм приближенного определения функций влияния, погрешности значений которых в итерационной процедуре компенсируются за счет выбранной структуры высокоточных уравнений движения ЛА.

5.Результаты модельной контрольной идентификации аэродинамических коэффициентов применительно к управляемому и неуправляемому (телу вращения) ЛА, свидетельствующие о работоспособности и высокой точности методики и итерационных алгоритмов с применением метода Гаусса-Жордана и метода наименьших квадратов.

б.Результаты оценки влияния погрешностей математически моделируемых измерений перегрузок и угловых скоростей на значения АДК.

Апробация работы. Основные положения и результаты

диссертационной работы докладывались и обсуждались на Второй международной научной конференции «Ракетно-космическая техника: Фундаментальные и прикладные проблеиы» (Россия, г.Москва, 19-21 ноября 2003 г.), 1-ой Международной научно-технической конференции "Аэрокосмические технологии", посвященной 90-летию со дня рождения академика В.Н. Челомея (Российская Федерация, Москва-Реутов, 24-25 мая 2004г.), студенческой конференции "Научная весна" (г.Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 29.04.2005г.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в опубликованных научных статьях [39, 42], тезисах докладов [41, 59, 60], а также в двух отчетах по НИР [34].

9 Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех

глав, заключения, списка литературы и Приложения. В списке литературы

представлены 61 наименований. Суммарный объем работы (с приложением)

составляет 234 страниц текста, формул и числового материала, 1 рисунка и 7

таблиц.

Подобные работы
Пивкин Александр Григорьевич
Моделирование и конструирование амплитудных волоконно-оптических датчиков давления аттенюаторного типа для систем контроля, испытаний авиакосмической техники
Прудников Виталий Анатольевич
Методика системного проектирования комплекса средств технологического оснащения для испытаний агрегатов систем управления ракетно-космической техники на этапе производства
Ву Нгок Хое
Методика и итерационные алгоритмы идентификации аэродинамических коэффициентов по результатам моделирования летных испытаний
Дмитриев Николай Николаевич
Методика моделирования нефтяных стальных вертикальных цилиндрических резервуаров для испытания их конструкций на прочность в условиях лаборатории
Аббакумов Андрей Александрович
Разработка методики и алгоритмов идентификации отклонений от нормативов параметров качества электроэнергии в системах электроснабжения
Тетерин Дмитрий Павлович
Информационно-измерительный комплекс испытания и моделирования систем управления газотурбинных двигателей
Кох Андрей Иосифович
Разработка методов испытания и моделирования рабочих процессов впускной системы двухтактных двигателей летательных аппаратов
Татевосян Андрей Александрович
Разработка и моделирование линейного магнитоэлектрического привода для испытания вязкоупругих свойств эластомеров
Кондратьева Наталья Владимировна
Оптимизация ресурсных испытаний вспомогательных ГТД на основе имитационного моделирования
Федин Алексей Павлович
Обеспечение адекватности моделирования рабочих процессов элементов автомобиля при испытаниях на виртуально-физических стендах-тренажерах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net