Untersucht wurden die Auswirkungen der Flugzeugflexibilität auf die Flugeigenschaften. Dazu wurde ein umfassendes mathematisches Modell des elastischen Flugzeuges für die Flugzeuglängsbewegung hergeleitet. Die reine flugmechanische Modellierung des starren Körpers wird dabei um die elastischen Freiheitsgrade des Flügels, des Höhenleitwerks und des Rumpfes ergänzt. Die Bewegungsgleichungen des elastischen Flugzeuges werden mit Hilfe von Lagrange und dem Prinzip der virtuellen Arbeit hergeleitet. Um eine komplette Modellierung im Zeitbereich zu ermöglichen, wird zur Beschreibung der notwendigen instationären, kompressiblen aerodynamischen Lasten des Flügels und des Höhenleitwerkes das Konzept der Indicialfunktionen verwandt. Die nichtlinearen Differentialgleichungen werden linearisiert und in Zustandsraumdarstellung überführt. Dies garantiert eine breite Anwendbarkeit in der numerischen Simulation des elastischen Flugzeuges. Drei Bereiche flugmechanischer Untersuchungen sind hier von besonderem Interesse: die Stabilitätsanalyse des elastischen Flugzeuges im Vergleich zum starren Flugzeug, der Einfluss verschiedener Struktur- und Geometrieparameter auf die Flugeigenschaften und der Entwurf von Reglerkonzepten zur künstlichen Stabilisierung (stability augmentation system, SAS) eines beispielhaften Großraumflugzeuges. Zwei verschiedene Algorithmen zum Entwurf von optimalen Reglern im Zeitbereich werden angewandt: Der Riccati-Entwurf (linear quadratic regulator, LQR) und der Entwurf mit Genetischen Algorithmen (genetic algorithms regulator, GAR). Beide Methoden basieren auf der Minimierung eines quadratischen Gütemaßes. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass beide Regler-Entwürfe die Flugeigenschaften des Beispiel-Flugzeuges verbessern können.
Flight dynamics of a flexible aircraft
ZLR-Forschungsbericht ; 2 ; 1-121
1999
121 Seiten, Bilder, Tabellen, 57 Quellen
Hochschulschrift
Englisch
Flight dynamics of a flexible aircraft
TIBKAT | 1999
|Flight Dynamics of Highly Flexible Aircraft
AIAA | 2008
|Flight Dynamics of Highly Flexible Aircraft
Online Contents | 2008
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SLUB | 1999
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