نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسنده

استادیار دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این تحقیق، نرم‌افزار شبیه‌ساز دینامیکی نمایش تغییرات زمانی ضریب بار بال و دم افقی هواپیما تدوین ‌شده است. معادلات مرتبط با بارگذاری دم، متأثر از جابجایی سطح کنترلی بالابر استخراج، با استفاده از نرم‌افزار متلب حل و در قالب یک نرم‌افزار گرافیکی ارائه شده است. با واردکردن تغییرات زمانی زوایای انحراف سطح بالابر در هر مانور پروازی و ضرایب و مشتقات لازم، مقدار ضریب بار و نیروهای آیرودینامیکی بال و دم نسبت به زمان محاسبه شده است. در استخراج معادلات، تأثیرات تأخیر زمانی جریان فرووزش، تغییرات زاویة دم افقی به دلیل چرخش و گشتاور انحنای سطح دم در نظر گرفته شده است. مقایسة نتایج با حل تحلیلی معادلات، صحت خروجی نرم‌افزار را تأیید می‌کند. این کار یک روش منطقی برای محاسبات بارگذاری سطوح دم و بال هواپیما ارائه می‌دهد که برای طراحی سازة بال و دم افقی و همچنین تطابق با بندهای بارگذاری آیین‌نامه‌های هوانوردی برای اخذ مجوز پروازی هواپیما مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Dynamic Loading Software on an Aircraft's Wing and Horizental Tail, by Elevator Deflection

نویسنده [English]

  • Morteza Bayati

Assistant Professor. Department of Aerospace Engineering , Urmia University of Technology, Urmia, Iran

چکیده [English]

In this research, a dynamic simulator software has been designed to calculate the time varying load factor acting on an aircraft wing and on a horizontal tail relation to elevator deflection angle. The related loading equations were extracted and solved by MATLAB software and were presented as a GUI software. By introducing time varying angles of the elevator deflection in each flight maneuver and the necessary derivatives, the dynamic load factor on the wing and on horizontal tail were calculated with respect to time. In derivation of equations, the moment due to elevator camber, the effect of time lag in downwash, and the change in tail angle due to rotation were also considered. Comparing the results with the analytical ones confirms the reliability of the software. This software provides a rational approach in aircraft loading calculations that is applicable for structural design of the wing and the horizontal tail, as well as for conformity with the requirements of aviation regulations for loading, to obtain an airworthiness certificates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic Load
  • Load Factor
  • Horizontal Tail
  • Elevator
[1] Chen, S., Lyu, Z., Kenway, G.K.W., and Martins, J.R.R.A., “Aerodynamic Shape Optimization of Common Research Model, Wing–Body–Tail Configuration”, J. Aircraft, Vol. 53, No. 1, pp. 276-293, 2015.
[2] Castellani, M., Lemmens, Y., and Cooper, J.E., “Parametric Reduced Order Model Approach for Rapid Dynamic Loads Prediction”, Aerospace Sci. and Tech., Vol. 52, pp. 29-40, 2016.
[3] Ripepi, M., Verveld, M.J., Karcher, N.W., Franz, T., Abu-Zurayk, M., Görtz, S., and Kier, T.M., “Reduced-order Models for Aerodynamic Applications, loads and MDO”, CEAS Aeronautical Journal, Vol. 9, No. 1, pp. 171–193, 2018.
[4] Morton, S.A., Cummings, R.M., and Kholodar, D.B., “High Resolution Turbulence Treatment of F/A-18 Tail Buffet”, J. Aircraft, Vol. 44, No. 6, pp. 1769-1775, 2007.
[5] Attorni, A., Cavagna, L., and Quaranta, G., “Aircraft T-tail Flutter Predictions Using Computational Fluid Dynamics”, J. Fluids and Structures, Vol. 27, No. 2, pp. 161-174, 2011.
[6] Elham, A., La Rocca, G. and Vos, R., “Refined Preliminary Weight Estimation Tool for Airplane Wing and Tail”, SAE Technical Paper, 2011-01-2765, 2011.
[7] Decker, J.L., “Horizontal Tail Loads in Abrupt Pull-Ups from Level Flight”, J. the Aeronautical Sciences, Vol. 18, No. 12, pp. 835-841, 1951.
[8] Goron, G., Duca, R., Sarojini, D., Shah, S., Chakraborty, I., Briceno, S.I., and Mavris, D.N., “A Simulation-Based Framework for Structural Loads Assessment during Dynamic Maneuvers”, The 17th AIAA Aviation Tech., Integ., and Operations Conf., AIAA AVIATION Forum, (AIAA 2017-3767), 2017.
[9] Pearson, H.A., “Derivation of Charts for Determining the Horizontal Tail Load Variation with any Elevator Motion”, NASA ReportNo. 759, National Advisory Committee for Aeronautics, January 1943.