 | Diekmann H. Flugmechanische Charakteristika von propellergetriebenen Flugzeugen mit aktiven Hochauftriebssystemen: Diss. … Dr.-Ing. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Flugfuhrung, Braunschweig. - Köln: DLR, 2017. - xxii, 244 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2017-54). - Res. auch engl. - Literaturverz.: S.193-201. - ISSN 1434-8454
Шифр: Pr 1120/2017-54) 02
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Tabellenverzeichnis ............................................ XI
Abbildungsverzeichnis ........................................ XIII
Nomenklatur ................................................... XIX
1 Einleitung ................................................. 1
2 Grundlagen und Vorüberlegungen ............................. 5
2.1 Mechanische Grundlagen ..................................... 5
2.2 Simulation der Flugdynamik ................................. 8
2.2.1 Integrationsverfahren ............................... 8
2.2.2 Trimmung ............................................ 9
2.2.3 Numerische Linearisierung .......................... 10
2.3 Aerodynamische Grundlagen und Methoden .................... 11
2.3.1 Hochauftriebssysteme ............................... 11
2.3.2 Angeblasene Coandă Klappen ......................... 13
2.3.3 Propellerstrahlumlenkung ........................... 15
2.3.4 Strömungslöser TAU und VSAERO ...................... 17
2.4 Vorentwurf mit dem Vorauslegungswerkzeug PrADO ............ 19
2.5 Stand der Technik ......................................... 21
2.5.1 Historischer Hintergrund ........................... 21
2.5.2 Gleitpfadwinkelkontrolle ........................... 28
2.5.3 Propellerstrahlumlenkung ........................... 29
2.5.4 Grenzschicht- und Zirkulationskontrolle ............ 30
2.5.5 Einordnung der SFB-Konfiguration und der
vorliegenden Arbeit ................................ 33
2.6 Wissenschaftliche Hypothesen & Ziele der Arbeit ........... 35
2.7 Vorgehensweise zur Verifizierung der Hypothesen und
Struktur der Arbeit ....................................... 36
3 Modellbildung ............................................. 39
3.1 Aerodynamik ............................................... 41
3.1.1 Aerodynamik der Längsbewegung ...................... 41
3.1.2 Aerodynamik der Seitenbewegung ..................... 50
3.1.3 Basismodell der Seitenbewegung ..................... 50
3.1.4 Propellerstrahleinfluss auf die
Längsbewegung ...................................... 52
3.1.5 Schiebewinkeleinfluss auf den Propellerstrahl ...... 55
3.1.6 Einseitiger Triebwerksausfall ...................... 62
3.1.7 Triebwerkseinfluss in der Reiseflugkonfiguration ... 68
3.1.8 Aerodynamische Koppelderivative .................... 69
3.2 Schwerpunktlage ........................................... 71
3.3 Modellierung der Triebwerkdynamik ......................... 75
3.4 Dynamik der Steuerflächen ................................. 77
4 Flugleistungen ............................................ 79
4.1 Vorstufen zur vorliegenden Konfiguration ............. 79
4.2 Flugbereichsgrenzen der SFB-Konfiguration ............ 82
4.3 Steig- und Sinkleistungen ............................ 86
4.4 Gleitpfadkontrolle ................................... 91
4.5 Definition von Sicherheitsmargen ..................... 93
4.6 Zwischenfazit: Flugleistungen ........................ 98
5 Flugeigenschaften des Basisflugzeugs ...................... 99
5.1 Analyse der grundlegenden Flugeigenschaften .............. 100
5.2 Flugeigenschaftskriterien ................................ 105
5.2.1 Eigenfrequenz-und Dämpfungsgrenzen der
Längsbewegung ..................................... 106
5.2.2 Eigenfrequenz-und Dämpfungsgrenzen der
Seitenbewegung .................................... 110
5.2.3 Bewertung des linearisierten Systems .............. 111
5.2.4 Rollverdoppelungszeit ............................. 120
5.2.5 Rollzeitkonstante und Kursverzögerung ............. 123
5.2.6 Analyse der Kursverzögerung ....................... 124
5.2.7 Kopplung von Roll-und Gierbewegung ................ 126
5.3 Steuerbarkeitskriterien .................................. 128
5.3.1 Rollleistung ...................................... 128
5.3.2 Analyse der Rollleistung .......................... 130
5.3.3 Gierleistung ...................................... 134
5.3.4 Stationärer Schiebeflug und Triebwerksausfall ..... 135
5.3.5 Giermanöver ....................................... 137
5.4 Auswirkungen eines BLC-Systemausfall ..................... 141
5.5 Zwischenfazit: Flugeigenschaften der Basiskonfiguration .. 143
6 Möglichkeiten zur Verbesserung der
Basisflugeigenschaften ................................... 145
6.1 Aerodynamische Anpassungen ............................... 145
6.1.1 Modell zur Berücksichtigung von Strömungszäunen ... 147
6.1.2 Auswirkung der Strömungszäune auf die Eigenwerte .. 151
6.1.3 Steuerbarkeit um die Rollachse mit
Strömungszäunen ................................... 154
6.1.4 Steuerbarkeit um die Gierachse mit
Strömungszäunen ......................... 156
6.2 Regelungskonzept zur Verbesserung der Flugeigenschaften .. 161
6.2.1 Einfluss von Ratenbegrenzungen auf die
Stabilität ........................................ 162
6.2.2 Dämpfung .......................................... 163
6.2.3 Partielle dynamische Inversion .................... 166
6.2.4 Gesamtreglerstruktur .............................. 168
6.2.5 Flugeigenschaften des geregelten Flugzeugs ........ 172
6.2.6 Reaktion auf degradierte Signale und
Beladungsänderungen ............................... 176
6.3 Zwischenfazit: Gegenmaßnahmen ............................ 182
7 Zusammenfassung .......................................... 183
7.1 Überblick der Ergebnisse ................................. 183
7.2 Überprüfung der wissenschaftlichen Hypothesen ....... 188
7.3 Ausblick ............................................ 190
Anhang A: Modelle und Parameter ............................... 203
A.l Aerodynamikmodell der Längsbewegung ...................... 203
А.1.1 Modellparameter Auftrieb .......................... 203
A.l.2 Modellparameter Strömungsablösung ................. 204
А.1.3 Modellparameter Flügelabwind ...................... 205
А.1.4 Modellparameter Widerstand ........................ 205
A.1.5 Modellparameter Nickmoment ........................ 206
A.2 Aerodynamikmodell der Seitenbewegung ..................... 207
A.2.1 Modellparameter Rollmoment ........................ 207
A.2.2 Modellparameter Giermoment ........................ 207
A.2.3 Modellparameter Seitenkraft ....................... 207
A.3 Modelle dйs Propellerstrahleinflusses .................... 208
A.3.1 Schiebewinkeleinfluss Auftrieb .................... 208
A.3.2 Schiebewinkeleinfluss Widerstand .................. 210
A.3.3 Schiebewinkeleinfluss Rollmoment .................. 212
A.3.4 Schiebewinkeleinfluss Seitenkraft ................. 214
A.4 Triebwerksausfall ........................................ 216
A.4.1 Auftrieb .......................................... 216
A.4.2 Widerstand ........................................ 218
A.4.3 Nickmoment ........................................ 220
A.4.4 Giermoment ........................................ 222
A.4.5 Rollmoment ........................................ 224
A.4.6 Seitenkraft ....................................... 226
A.5 Zaun-Konfiguration ....................................... 228
A.5.1 Auftrieb .......................................... 228
A.5.2 Widerstand ........................................ 229
A.5.3 Rollmoment ........................................ 230
A.5.4 Seitenkraft ....................................... 231
Anhang B: Weiterführende Ergebnisse ...................... 233
B.l Systemmatrizen der Basis-Konfiguration ................... 233
B.2 Ergänzende Eigenvektoren der Basis-Konfiguration ......... 238
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