Dryden Wind Turbulence Model (Continuous)

Сгенерируйте непрерывную турбулентность ветра со скоростными спектрами Драйдена

  • Библиотека:
  • Aerospace Blockset / Среда / Ветер

  • Dryden Wind Turbulence Model (Continuous) block

Описание

Блок Dryden Wind Turbulence Model (Continuous) использует Драйдена спектральное представление, чтобы добавить турбулентность в космическую модель путем передачи ограниченного полосой белого шума через соответствующие фильтры формирования. Этот блок реализует математическое представление в Военной Спецификации MIL-F-8785C, Военном Руководстве MIL-HDBK-1797, Военное Руководство MIL-HDBK-1797B. Для получения дополнительной информации смотрите.

Ограничения

Замороженное полевое предположение турбулентности допустимо для случаев скорости среднего ветра, и среднеквадратичная скорость турбулентности или интенсивность, мала относительно скорости относительно земли самолета.

Модель турбулентности описывает в среднем все условия для ясной воздушной турбулентности. Эти факторы не включены в модель:

  • Шероховатость ландшафта

  • Уровень ошибки

  • Сдвиги ветра

  • Средняя величина ветра

  • Другие метеорологические факторы

Порты

Входной параметр

развернуть все

Высота в виде скаляра, в выбранных модулях.

Типы данных: double

Скорость самолета в виде скаляра, в выбранных модулях.

Типы данных: double

Матрица направляющего косинуса в виде 3х3 матрицы.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

Скорости турбулентности, возвращенные как трехэлементный сигнал, в заданных модулях.

Типы данных: double

Турбулентность угловые уровни в виде трехэлементного вектора, в радианах в секунду.

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

Единицы скорости ветра из-за турбулентности в виде:

МодулиСкорость ветраВысотаВоздушная скорость
Metric (MKS) Метры/секундаМетрыМетры/секунда
English (Velocity in ft/s) Ноги/секундаФутыНоги/секунда
English (Velocity in kts) УзлыФутыУзлы

Программируемое использование

Параметры блоков: units
Ввод: символьный вектор
Значения: 'Metric (MKS)' | 'English (Velocity in ft/s)' | 'English (Velocity in kts)'
Значение по умолчанию: 'Metric (MKS)'

Военная ссылка, которая влияет на приложение длин шкалы турбулентности в боковых и вертикальных направлениях в виде MIL-F-8785C, MIL-HDBK-1797, или MIL-HDBK-1797B.

Программируемое использование

Параметры блоков: spec
Ввод: символьный вектор
Значения: 'MIL-F-8785C' | 'MIL-HDBK-1797' | 'MIL-HDBK-1797B'
Значение по умолчанию: 'MIL-F-8785C'

Модель турбулентности ветра в виде:

Continuous Von Karman (+q -r)

Используйте непрерывное представление скоростных спектров Фон Карман с положительными вертикальными и отрицательными боковыми угловыми спектрами уровней.

Continuous Von Karman (+q +r)

Используйте непрерывное представление скоростных спектров Фон Карман с положительными вертикальными и боковыми угловыми спектрами уровней.

Continuous Von Karman (-q +r)

Используйте непрерывное представление скоростных спектров Фон Карман с отрицательными вертикальными и положительными боковыми угловыми спектрами уровней.

Continuous Dryden (+q -r)

Используйте непрерывное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и отрицательными боковыми угловыми спектрами уровней.

Continuous Dryden (+q +r)

Используйте непрерывное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и боковыми угловыми спектрами уровней.

Continuous Dryden (-q +r)

Используйте непрерывное представление скоростных спектров Драйдена с отрицательными вертикальными и положительными боковыми угловыми спектрами уровней.

Discrete Dryden (+q -r)

Используйте дискретное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и отрицательными боковыми угловыми спектрами уровней.

Discrete Dryden (+q +r)

Используйте дискретное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и боковыми угловыми спектрами уровней.

Discrete Dryden (-q +r)

Используйте дискретное представление скоростных спектров Драйдена с отрицательными вертикальными и положительными боковыми угловыми спектрами уровней.

Непрерывные выборы Драйдена соответствуют описаниям передаточной функции.

Программируемое использование

Параметры блоков: model
Ввод: символьный вектор
Значения: 'Continuous Von Karman (+q +r)' | 'Continuous Von Karman (-q +r)' | 'Continuous Dryden (+q -r)' | 'Continuous Dryden (+q +r)' | 'Continuous Dryden (-q +r)' | 'Discrete Dryden (+q -r)' | 'Discrete Dryden (+q +r)' | 'Discrete Dryden (-q +r)'
Значение по умолчанию: 'Continuous Dryden (+q +r)'

Измеренная скорость ветра на высоте 20 футов (6 метров) в виде действительного скаляра, который обеспечивает интенсивность для низковысотной модели турбулентности.

Программируемое использование

Параметры блоков: W20
Ввод: символьный вектор
Значения: действительный скаляр
Значение по умолчанию: '15'

Измеренное направление ветра на высоте 20 футов (6 метров) в виде действительного скаляра, который является углом, чтобы помочь в преобразовании низковысотной модели турбулентности в тело, координирует.

Программируемое использование

Параметры блоков: Wdeg
Ввод: символьный вектор
Значения: действительный скаляр
Значение по умолчанию: '0'

Вероятность интенсивности турбулентности, превышаемой в виде 10^-2 - Light, 10^-1, 2x10^-1, 10^-3 - Moderate, 10^-4, 10^-5 - Severe, или 10^-6. Выше 2 000 футов интенсивность турбулентности определяется из интерполяционной таблицы, которая дает интенсивность турбулентности в зависимости от высоты и вероятности превышаемой интенсивности турбулентности.

Программируемое использование

Параметры блоков: TurbProb
Ввод: символьный вектор
Значения: '2x10^-1'| '10^-1' | '10^-2 - Light' | '10^-3 - Moderate'| '10^-4' | '10^-5 - Severe'| '10^-6'
Значение по умолчанию: '10^-2 - Light'

Длина шкалы турбулентности выше 2 000 футов в виде действительного скаляра, который принят постоянный. MIL-F-8785C и MIL-HDBK-1797/1797B рекомендуют 1 750 футов для продольной длины шкалы турбулентности спектров Драйдена.

Примечание

Альтернативное значение длины шкалы изменяет степень спектральная асимптота плотности и загрузка порыва.

Программируемое использование

Параметры блоков: L_high
Ввод: символьный вектор
Значения: действительный скаляр
Значение по умолчанию: '533.4'

Размах крыла в виде действительного скаляра, который требуется в вычислении турбулентности на угловых уровнях.

Программируемое использование

Параметры блоков: Wingspan
Ввод: символьный вектор
Значения: действительный скаляр
Значение по умолчанию: '10'

Шумовой шаг расчета в виде действительного скаляра, в котором модульное отклонение сгенерирован белый шумовой сигнал.

Программируемое использование

Параметры блоков: ts
Ввод: символьный вектор
Значения: действительный скаляр
Значение по умолчанию: '0.1'

Случайный шум отбирает в виде четырехэлементного вектора, которые используются, чтобы сгенерировать сигналы турбулентности, один для каждого из трех скоростных компонентов и один для уровня крена:

Турбулентности на поле и отклоняются от курса, угловые уровни основаны на дальнейшем формировании выходных параметров от формирующий фильтров для вертикали и поперечных скоростей.

Программируемое использование

Параметры блоков: Seed
Ввод: символьный вектор
Значения: четырехэлементный вектор
Значение по умолчанию: '[23341 23342 23343 23344]'

Чтобы сгенерировать сигналы турбулентности, установите этот флажок.

Программируемое использование

Параметры блоков: T_on
Ввод: символьный вектор
Значения: 'on' | 'off'
Значение по умолчанию: 'on'

Алгоритмы

развернуть все

Турбулентность является стохастическим процессом, заданным скоростными спектрами. Для самолета, летящего на скорости V через замороженное поле турбулентности с пространственной частотой Ω радианов на метр, круговая частота, ω вычисляется путем умножения V Ω. MIL-F-8785C и MIL-HDBK-1797/1797B предоставляют эти определения продольных, боковых функций спектров, и вертикальной составляющей:

 MIL-F-8785CMIL-HDBK-1797 и MIL-HDBK-1797B
Продольный

Φu(ω)

2σu2LuπV11+(LuωV)2

2σu2LuπV11+(LuωV)2

Φpg(ω)

σw2VLw0.8(πLw4b)131+(4bωπV)2

σw22VLw0.8(2πLw4b)131+(4bωπV)2

Ответвление

Φv(ω)

σv2LvπV1+3(LvωV)2[1+(LvωV)2]2

2σv2LvπV1+12(LvωV)2[1+4(LvωV)2]2

Φr(ω)

(ωV)21+(3bωπV)2Φv(ω)

(ωV)21+(3bωπV)2Φv(ω)

Вертикальный

Φw(ω)

σw2LwπV1+3(LwωV)2[1+(LwωV)2]2

2σw2LwπV1+12(LwωV)2[1+4(LwωV)2]2

Φq(ω)

±(ωV)21+(4bωπV)2Φw(ω)

±(ωV)21+(4bωπV)2Φw(ω)

где:

  • b представляет размах крыла самолета.

  • Lu, Lv, Lw представляет длины шкалы турбулентности.

  • σu, σv, σw представляет интенсивность турбулентности.

Спектральные определения плотности турбулентности угловые уровни заданы в технических требованиях как три изменения:

pg=wgy

pg=wgy

pg=wgy

qg=wgx

qg=wgx

qg=wgx

rg=vgx

rg=vgx

rg=vgx

Изменения влияют только на вертикаль (qg) и ответвление (rg) турбулентность угловые уровни.

Продольная турбулентность угловой спектр уровня,

Φpg(ω)

рациональная функция. Рациональная функция выведена из подбора кривых комплексная алгебраическая функция, не вертикальный скоростной спектр турбулентности, Φw (ω), умноженный на масштабный коэффициент. Изменения существуют, потому что турбулентность угловые спектры уровня способствует меньше ответу порыва самолета, чем скорость турбулентности.

Изменения приводят к этим комбинациям вертикальной и боковой турбулентности угловые спектры уровня.

ВертикальныйОтветвление

Φq (ω)

Φq (ω)

−Φq (ω)

−Φr (ω)

Φr (ω)

Φr (ω)

Чтобы сгенерировать сигнал с правильными характеристиками, ограниченный полосой белый шумовой сигнал передается посредством формирования фильтров. Формирующиеся фильтры выведены из спектральных квадратных корней из уравнений спектра.

MIL-F-8785C и MIL-HDBK-1797/1797B обеспечивают эти передаточные функции:

 MIL-F-8785CMIL-HDBK-1797 и MIL-HDBK-1797B
Продольный

Hu(s)

σu2LuπV11+LuVs

σu2LuπV11+LuVs

Hp(s)

σw0.8V(π4b)16Lw13(1+(4bπV)s)

σw0.8V(π4b)16(2Lw)13(1+(4bπV)s)

Ответвление

Hv(s)

σvLvπV1+3LvVs(1+LvVs)2

σv2LvπV1+23LvVs(1+2LvVs)2

Hr(s)

sV(1+(3bπV)s)Hv(s)

sV(1+(3bπV)s)Hv(s)

Вертикальный

Hw(s)

σwLwπV1+3LwVs(1+LwVs)2

σw2LwπV1+23LwVs(1+2LwVs)2

Hq(s)

±sV(1+(4bπV)s)Hw(s)

±sV(1+(4bπV)s)Hw(s)

Разделенный на две отличных области, длины шкалы турбулентности и интенсивность являются функциями высоты.

Примечание

Военные технические требования приводят к той же передаточной функции после оценки длин шкалы турбулентности. Различия в длинах шкалы турбулентности и балансе передаточных функций турбулентности возмещены.

Ссылки

[1] Мел, Чарльз, Т.П. Нил, Т.М. Харрис, Фрэнсис Э. Притчар и Роберт Дж. Вудкок. Справочная информация и Руководство пользователя для MIL-F-8785B (ASG), "Военные Управляющие Спецификацией Качества Пилотируемых Самолетов". AD869856. Buffalo, Нью-Йорк: Авиационная лаборатория Корнелла, 1969.

[2] Полет качествами пилотируемого самолета. Руководство министерства обороны. MIL-HDBK-1797. Вашингтон, округ Колумбия: американское министерство обороны, 1997.

[3] Полет качествами пилотируемого самолета. Руководство министерства обороны. MIL-HDBK-1797B. Вашингтон, округ Колумбия: американское министерство обороны, 2012.

[4] Полет качествами пилотируемых самолетов. Американская военная спецификация MIL-F-8785C. Вашингтон, округ Колумбия: американское министерство обороны, 1980.

[5] Hoblit, Фредерик М., нагрузки порыва на самолет: Концепции и приложения. Рестон, ВА: образовательный ряд AIAA, 1988.

[6] Ly, U. и И. Чан. "Расчет временного интервала ковариационных матриц порыва самолета". Бумага AIAA 80-1615. Представленный на 6-й атмосферной конференции бортмехаников, Дэнверзе, MA, август 1980.

[7] Макфарлэнд, Ричард Э. "Стандартная кинематическая модель для симуляции рейса в NASA-Ames". НАСА CR-2497. Маунтин-Вью, CA: Computer Sciences Corporation, 1975.

[8] Макруер, Дуэн, Данстан Грэм и Ирвинг Ашкенас. Динамика самолета и автоматическое управление. Принстон, NJ: Издательство Принстонского университета, 1974, R1990.

[9] Moorhouse, Дэвид Дж. и Роберт Дж. Вальдшнеп. Справочная информация и руководство пользователя для MIL-F-8785C, "Военная спецификация — летающие качества пилотируемых самолетов". ADA119421. Военно-воздушная база Wright-Patterson, OH: мастер военно-воздушных сил аэронавигационный Labs, 1982.

[10] Tatom, Франк Б., Джордж Х. Фичтл и Стивен Р. Смит. "Симуляция атмосферных турбулентных порывов и градиентов порыва". Бумага AIAA 81-0300. Представленный на 19-й космической научной встрече, Сент-Луисе, MO, январь 1981.

[11] Yeager, Джесси, реализация и тестирование моделей турбулентности для симуляции F18-HARV. НАСА CR-1998-206937. Хэмптон, ВА: Lockheed Martin Engineering & Sciences, 1998.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Представлено до R2006a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте