Flugmechanische Analyse eines Boxwing Flugzeuges zur Optimierung der Flugsteuerung
Kutu Kanatlı (Boxwing) Bir Uçağın Uçuş Kontrol Optimizasyonu için Uçuş Mekaniği Analizi
- Tez No: 932735
- Danışmanlar: PROF. DR. DİETER MOORMANN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Universität Paderborn
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Bu çalışmanın amacı, kutu kanatlı bir uçağın kontrol yüzeyleri tahsisinin geliştirilmesi ve uçuş zarfı içinde güvenli işletim gereksinimlerini karşılamasının sağlanmasıdır. Bu gereksinimi yerine getirebilmek için kontrol yüzeyi tasarımı açısından uçak geometrisini optimize etme imkânları sınırlıdır. Çözüm sürecinde, mevcut tasarıma sahip uçağın uçuş mekaniği ve dinamiği incelenecek ve farklı ağırlık merkezi konumları için doğrusal durum uzayları kullanılarak kontrol edilebilirliği değerlendirilecektir. Kontrol edilebilirliğin değerlendirilmesi için ulaşılabilir moment setleri kullanılacak ve manevra kabiliyeti, uçak hareketleri ile kontrol öngörü parametreleri üzerinden analiz edilecektir. Uçuş zarfı, dengelenebilirlik açısından incelenecek ve bu analiz doğrultusunda uçuş kontrolü için bir optimizasyon önerilecektir. Geliştirilen kontrol yüzeyi tahsisi, geleneksel kontrol yöntemlerinin bir uzantısı niteliğindedir. Geleneksel yöntemlerde sadece iç kanatçıklar (flaplar) yunuslama (pitch) kontrolüne katkıda bulunurken, bu çalışmada dış kontrol yüzeyleri de kısmen yunuslama kontrolüne dâhil edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda dış kontrol yüzeylerinin yuvarlanma (roll) kontrolündeki etkisi kısıtlanarak, yunuslama kontrol yetkisine öncelik verilmiştir. Kanatçıkların dağılımı, kontrol yüzeyleri üzerindeki kaldırma kuvvetinin dengeli bir şekilde dağıtılmasını sağlamak için belirlenmiş olup, hata durumlarının en iyi şekilde yönetilmesine olanak tanımaktadır. Boylamasına (longitudinal) dengesiz bir tasarım, verimlilik ve kontrol edilebilirlik açısından belirli avantajlar sağlasa da, bu avantajlar sertifikasyon için gereken ek çabaya kıyasla oldukça sınırlıdır. Bu nedenle, dengesiz bir tasarım dezavantajlı olarak değerlendirilebilir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this work, a control allocation for the boxwing aircraft is to be developed that ensures the requirements for safe operation within the flight envelope. In addition, to achieve the requirement, there are limited possibilities for optimising the aircraft geometry with regard to the control surface design. For the solution, the aircraft shall be investigated for its flight mechanics and dynamics for the existing design and its controllability shall be evaluated using linear state spaces for different centre of gravity positions. The attainble moment sets are to be used for the evaluation of controllability and the manoeuvrability is to be evaluated on the basis of the aircraft motions and the control anticipation parameters. The flight envelope is to be examined for trimability and an optimisation for the flight control is to be derived on the basis of the examination. The control surface allocation sees itself as an extension to the conventional control, in which only the inner flaps contribute to the pitch control. The outer control surfaces are intended to contribute in part to the pitch control and were restricted in their roll control for this purpose in favour of the pitch authority. The flap split was chosen to create a balanced lift distribution over the control surfaces, which is the best way to manage the error cases. A longitudinally unstable design is associated with increases in efficiency and controllability, but increases are small compared to the additional effort required for certification, so that an unstable design can be considered disadvantageous.