Projektni laboratorij za numeričke simulacije dinamike letjelica i konstrukcijskih sustava

 

Organizacija i oprema

Projekti i istraživačke djelatnosti

Istraživački projekti

U Laboratoriju se izvode istraživačke aktivnosti u okviru više znanstvenih i istraživačko-razvojnih projekata. Uz financujsku podršku MZOŠ-a u proteklom su razdoblju zavšena dva projekta Katedre za dinamiku letjelica, koji su izvedeni u suradnji s tvrtkom Croatia Airlines.:

Numerička analiza dinamike slijetanja zrakoplova

• znanstveni projekt 'Računalni algoritmi za dinamičku simulaciju slijetanja zrakoplova' (projekt br. 0120033)

• tehnologijski istraživačko-razvojni projekt 'Dinamički simulator za analizu sigurnosti slijetanja zrakoplova' (projekt br. TP-01/0120-01)

Projektima je razvijeno računalno okruženje za dinamičku analizu slijetanja putničkog zrakoplova A320 sintetizirajući matematičke modele i numeričke algoritme dinamike konstrukcijskih sustava aviona u 'multibody' programskom okruženju, povezujući ih s projektnim modelima mehanike leta. Razvijeni alati omogućuju dinamičku analizu i simulaciju slijetanja i taxi vožnje aviona pri različitim pogonskim uvjetima i parametrima slijetanja letjelice.

Za mehanički model 'solver-a' simulatora letenja, koji dinamički odziv aviona tijekom slijetanja izračunava numeričkom integracijom jednadžbi gibanja, sprežući dinamiku konstrukcijskih sustava zrakoplova s modelom aerodinamičkog opterećenja, korišten je 'multibody' model letjelice s modularno modeliranim podvozjem, krutim nosećim dijelom konstrukcije te mehaničkim sustavima kotača i pogona. Središnji dio modela je nelinearni dinamički model podvozja zrakoplova kojim su obuhvaćeni hidraulički procesi sustava, diskontinuirane dinamičke značajke elastično-prigušne noge glavnog i prednjeg podvozja, unilateralni kontakti i trenje u oleo-pneumatskom podvoznom mehanizmu te kontaktna dinamika ubrzanja i proklizavanja kotača. Pojedini parametri disipativnih funkcija unutrašnje dinamike oleo-pneumatika dodatno su evaluirani CFD numeričkim metodama. Model procjene aerodinamičkog opterećenja aviona izrađen je za različite konfiguracije letjelice. Procijenjena su uzdužna i bočna opterećenja u zavisnosti o parametrima leta te konfiguraciji zrakoplova i upravljačkim površinama (tzv. 'puna' konfiguracija sa spuštenim podvozjem i aktivnim upravljačkim površinama). Za ovako definirani model numeričkim simulacijama analizirana je dinamika slijetanja putničkog zrakoplova za različite uvjete leta u prilazu pisti, npr. brzini spuštanja i u uvjetima bočnog vjetra.

Arhitektura numeričkih procedura simulatora modularno je oblikovana, slijedeći funkcionalnosti pojedinih sustava konstrukcije zrakoplova. Rezultati dinamičkih simulacija ocijenjeni su usporedbom s mjerenim karakterističnim veličinama ciljanog zrakoplova te podacima iz tehničke dokumentacije aviona. Prije ugrađivanja pojedinih modula u cjelovite procedure simulacija, ocijenjena je točnost njihovih odziva parcijalnom evaluacijom karakterističnih veličina na temelju mjerenja, podataka iz tehničke dokumentacije aviona te računalnim simulacijama obaveznih test primjera prema važećim JAR propisima (npr. 'drop' test elastično-prigušne noge glavnog podvozja prema JAR 25.723). Razvijeni računalni alati za dinamičku simulaciju slijetanja putničkog zrakoplova u daljnjem su nastavku projekta integrirani u interaktivno (tzv. 'man-in-the-loop') simulacijsko okruženje s upravljačkim funkcijama pilota. U tom je smislu korišten 'open- source' simulacijski program FlightGear s razvijenom grafičkom vizualizacijom i integriranim funkcijama upravljanja. Krajnji cilj projekta je komercijalni razvoj JAR standardiziranog simulatora letenja klase FNPT II zrakoplova A320.

Pored opisanih primjenjenih istraživanja, u Laboratoriju se izvode i temeljna istraživanja razvoja matematičkih modela i numeričkih procedura u području nelinearne dinamike 'multibody' konstrukcijskih sustava i računalne aeroelastičnosti. Tako su npr. u okviru projekata Katedre za dinamiku letjelica razvijene izvorne teorijske formulacije za stabilizaciju dinamičkih odziva diskretnih mehaničkih sustava te su njihovom primjenom predloženi novi numerički algoritmi za dinamičku simulaciju sustava s vremenski varijabilnim kinematičkim ograničenjima. Također su u koautorstvu s kolegama s University of Brussels i University of Stuttgart razvijeni numerički efikasni rekurzivni algoritmi za numeričku analizu dinamičkih odziva mehaničkih sustava otvorene kinematičke strukture. U području računalne aeroelastičnosti u tijeku su istraživanja u području numeričke sprege matematičkih modela različitih računalnih domena dinamike fluida i deformabilnih konstrukcija.

 

Nastava

Vrh stranice