AbstractA method for nonlinear analysis of dynamic systems and its application to aircraft is presented. In extension of existing averaging methods this procedure follows the linearizing eigenvalue analysis, but defines the eigenvalues and eigenvectors as functions of the deflection from the examined equilibrium. This approach allows the determination of the systems stability properties beyond the close vicinity of the equilibrium. Its application to the model of a large aircraft with flexible degrees-of-freedom is shown. The analysis shows very good agreement with the results of bifurcational analyses and allows a quantitative prediction of the systems stability behavior even between the branches of the bifurcation diagram. The unstable spiral mode of the flexible aircraft shows the existence of additional stable equilibria in the vicinity of the examined equilibrium due to system nonlinearities.
ZusammenfassungDer vorliegende Artikel stellt eine Methode zur nichtlinearen Analyse der Bewegung dynamischer Systeme und seine Anwendung auf Flugzeuge vor. In Erweiterung bestehender Mittelwertverfahren folgt diese Methode der linearisierenden Eigenwertanalyse, wobei jedoch die Eigenwerte und Eigenvektoren hier als Funktionen der Auslenkung aus der Gleichgewichtslage bestimmt werden. Dieser Ansatz erlaubt die Bestimmung des Stabilitätsverhaltens auch außerhalb der nahen Umgebung des betrachteten Gleichgewichtspunktes. Seine Anwendung auf das Modell eines Großflugzeuges mit flexiblen Bewegungsfreiheitsgraden werden dargestellt. Die Analyse zeigt eine gute Übereinstimmung mit Ergebnissen aus Bifurkationsanalysen und erlaubt eine quantitative Bestimmung des Stabilitätsverhaltens des Systems auch zwischen Zweigen des Bifurkationsdiagrammes. Die instabile Spiralbewegung des flexiblen Flugzeuges zeigt zudem die Existenz von zusätzlichen stabilen Gleichgewichtspunkten in der Nachbarschaft des betrachteten Gleichgewichtspunktes aufgrund von Systemnichtlinearitäten.
Stability analysis of the nonlinear dynamics of flexible aircraft
Stabilitätsanalyse der nichtlinearen Dynamik von flexiblen Flugzeugen
Aerospace Science and Technology ; 9 , 2 ; 135-141
2004-10-25
7 pages
Article (Journal)
Electronic Resource
English
Global stability analysis of nonlinear aircraft dynamics
AIAA | 1997
|Global Stability Analysis of Nonlinear Aircraft Dynamics
British Library Conference Proceedings | 1997
|Nonlinear Flight Dynamics of Very Flexible Aircraft
Springer Verlag | 2019
|Nonlinear Flight Dynamics of Very Flexible Aircraft
Online Contents | 2007
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