Estimación y Separación de Derivadas de Estabilidad Dinámica Longitudinal con el Método de Oscilación Forzada Usando Dinámica de Fluidos Computacional
Autores: Juliawan, Nadhie; Chung, Hyoung-Seog; Lee, Jae-Woo; Kim, Sangho
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estimación y Separación de Derivadas de Estabilidad Dinámica Longitudinal con el Método de Oscilación Forzada Usando Dinámica de Fluidos Computacional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Dinámica de fluidos computacional
Derivadas de estabilidad dinámica
Momentos aerodinámicos
Derivadas dinámicas acopladas
Movimientos de oscilación armónica
Análisis CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este documento se centra en la estimación de los derivados de estabilidad dinámica utilizando un método de oscilación de fuerzas basado en dinámica de fluidos computacional (CFD), y en la separación de los términos de derivados dinámicos acoplados obtenidos del método. Se utiliza un solucionador RANS transitorio para calcular la historia temporal de los momentos aerodinámicos para un modelo de prueba que oscila alrededor del centro de gravedad, a partir de los cuales se estiman los derivados dinámicos acoplados. La separación del término de derivados acoplados se lleva a cabo simulando movimientos de oscilación armónica simples, como el movimiento de inmersión y el movimiento de aleteo, que pueden aislar el momento de cabeceo debido a la tasa de ángulo de ataque () y el momento de cabeceo debido a la tasa de cabeceo (), respectivamente. Los movimientos periódicos se implementan utilizando una técnica de malla dinámica CFD con una función definida por el usuario (UDF). Para la prueba de validación, se realizan simulaciones en estado estable y no estable en el modelo de misil Finner del Ejército y la Marina. Los momentos aerodinámicos estáticos y la distribución de presión, así como los resultados de los derivados dinámicos acoplados del modo de oscilación de cabeceo, muestran una buena concordancia con las pruebas de túnel de viento publicadas anteriormente y los datos de análisis CFD. Con el fin de separar los términos de derivados acoplados, se prueban dos modos adicionales de oscilación armónica de movimientos de inmersión y aleteo con variaciones del ángulo de ataque de 0 a 85 grados a una velocidad supersónica para proporcionar una visión real sobre la maniobrabilidad del misil. El estudio de validación cruzada entre los tres modos de oscilación indica que la suma de los resultados individuales de inmersión y aleteo se vuelve casi idéntica a los resultados de los derivados acoplados del movimiento de cabeceo, lo que implica que todo el conjunto de términos de derivados dinámicos acoplados y separados se puede estimar de manera efectiva con solo dos de los tres modos. Se discuten las ventajas y desventajas de cada método para determinar el enfoque eficiente de estimación de los derivados de estabilidad dinámica utilizando el método de oscilación forzada.
Descripción
Este documento se centra en la estimación de los derivados de estabilidad dinámica utilizando un método de oscilación de fuerzas basado en dinámica de fluidos computacional (CFD), y en la separación de los términos de derivados dinámicos acoplados obtenidos del método. Se utiliza un solucionador RANS transitorio para calcular la historia temporal de los momentos aerodinámicos para un modelo de prueba que oscila alrededor del centro de gravedad, a partir de los cuales se estiman los derivados dinámicos acoplados. La separación del término de derivados acoplados se lleva a cabo simulando movimientos de oscilación armónica simples, como el movimiento de inmersión y el movimiento de aleteo, que pueden aislar el momento de cabeceo debido a la tasa de ángulo de ataque () y el momento de cabeceo debido a la tasa de cabeceo (), respectivamente. Los movimientos periódicos se implementan utilizando una técnica de malla dinámica CFD con una función definida por el usuario (UDF). Para la prueba de validación, se realizan simulaciones en estado estable y no estable en el modelo de misil Finner del Ejército y la Marina. Los momentos aerodinámicos estáticos y la distribución de presión, así como los resultados de los derivados dinámicos acoplados del modo de oscilación de cabeceo, muestran una buena concordancia con las pruebas de túnel de viento publicadas anteriormente y los datos de análisis CFD. Con el fin de separar los términos de derivados acoplados, se prueban dos modos adicionales de oscilación armónica de movimientos de inmersión y aleteo con variaciones del ángulo de ataque de 0 a 85 grados a una velocidad supersónica para proporcionar una visión real sobre la maniobrabilidad del misil. El estudio de validación cruzada entre los tres modos de oscilación indica que la suma de los resultados individuales de inmersión y aleteo se vuelve casi idéntica a los resultados de los derivados acoplados del movimiento de cabeceo, lo que implica que todo el conjunto de términos de derivados dinámicos acoplados y separados se puede estimar de manera efectiva con solo dos de los tres modos. Se discuten las ventajas y desventajas de cada método para determinar el enfoque eficiente de estimación de los derivados de estabilidad dinámica utilizando el método de oscilación forzada.