Von Karman Wind Turbulence Model (Continuous)

Сгенерируйте непрерывную ветряную турбулентность с Von Kármán скорости спектрами

Библиотека:
Aerospace Blockset/Окружающая среда/Ветер

Описание

Блок Von Kármán Wind Turbulence Model (Continuous) использует спектральное представление Фон Кармана, чтобы добавить турбулентность к аэрокосмической модели, передавая ограниченный полосой белый шум через соответствующие формирующие фильтры. Этот блок реализует математическое представление в MIL-F-8785C военных спецификаций и MIL-HDBK-1797 Military Handbook. Для получения дополнительной информации см. «Алгоритмы».

Ограничения

Предположение о замороженном поле турбулентности справедливо для случаев средней скорости ветра.
Среднеквадратичная скорость турбулентности, или интенсивность, невелика относительно наземной скорости самолета.
Модель турбулентности описывает среднее значение всех условий турбулентности чистого воздуха, потому что следующие факторы не включены в модель:
- Шероховатость местности
- Скорость задержки
- Ветровые ножницы
- Средняя величина ветра
- Другие метеорологические фракции (кроме высоты)

Порты

Вход

расширить все

`h` - Высота над уровнем моря
скаляр

Высота над уровнем моря, заданная в виде скаляра, в выбранных модулях.

Типы данных: double

`V` - Скорость самолета
скаляр

Скорость самолета, заданная в виде скаляра, в выбранных модулях.

Типы данных: double

`DCM` - Матрица косинуса направления
Матрица 3 на 3

Матрица косинуса направления, заданная как матрица 3 на 3.

Типы данных: double

Выход

расширить все

`_Vwind` - Скорости турбулентности
трехэлементный вектор

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

Типы данных: double

`_ωwind` - Угловые скорости турбулентности
трехэлементный вектор

Угловые скорости турбулентности, заданные как трехэлементный вектор, в радианах в секунду.

Типы данных: double

Параметры

расширить все

`Units` - модули измерения скорости ветра
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

Модули скорости ветра от турбулентности, указанные как:

Модули	Скорость ветра	Высота	Скорость воздуха
`Metric (MKS)`	Счетчики/секунду	Метры	Счетчики/секунду
`English (Velocity in ft/s)`	Футы/секунду	Ноги	Футы/секунду
`English (Velocity in kts)`	Узлы	Ноги	Узлы

Программное использование

Параметры блоков: units

Тип: Вектор символов

Значения: 'Metric (MKS)' | 'English (Velocity in ft/s)' | 'English (Velocity in kts)'

По умолчанию: 'Metric (MKS)'

`Specification` - Военная ссылка
`MIL-F-8785C` (по умолчанию) | `MIL-HDBK-1797` | `MIL-HDBK-1797B`

Военная ссылка, которая влияет на применение длин шкалы турбулентности в боковом и вертикальном направлениях, задается как MIL-F-8785C, MIL-HDBK-1797, или MIL-HDBK-1797B.

Программное использование

Параметры блоков: spec

Тип: Вектор символов

Значения: 'MIL-F-8785C' | 'MIL-HDBK-1797' | 'MIL-HDBK-1797B'

По умолчанию: 'MIL-F-8785C'

`Model type` - Модель турбулентности
`Continuous Von Karman (+q -r)` (по умолчанию) | `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)`

Модель турбулентности ветра, заданная как:

`Continuous Von Karman (+q -r)`	Используйте непрерывное представление скоростных спектров Фон Кармана с положительными вертикальными и отрицательными боковыми угловыми скоростями.
`Continuous Von Karman (+q +r)`	Используйте непрерывное представление скоростных спектров Фон Кармана с положительными вертикальными и боковыми угловыми скоростями.
`Continuous Von Karman (-q +r)`	Используйте непрерывное представление скоростных спектров Фон Кармана с отрицательными вертикальными и положительными боковыми угловыми скоростями.
`Continuous Dryden (+q -r)`	Используйте непрерывное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и отрицательными боковыми угловыми скоростями.
`Continuous Dryden (+q +r)`	Используйте непрерывное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и боковыми угловыми скоростями.
`Continuous Dryden (-q +r)`	Используйте непрерывное представление скоростных спектров Драйдена с отрицательными вертикальными и положительными боковыми угловыми скоростями.
`Discrete Dryden (+q -r)`	Используйте дискретное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и отрицательными боковыми угловыми скоростями.
`Discrete Dryden (+q +r)`	Используйте дискретное представление скоростных спектров Драйдена с положительными вертикальными и боковыми угловыми скоростями.
`Discrete Dryden (-q +r)`	Используйте дискретное представление скоростных спектров Драйдена с отрицательными вертикальными и положительными боковыми угловыми скоростями.

Выбор Continuous Von Kármán соответствует описаниям передаточных функций.

Программное использование

Параметры блоков: model

Тип: Вектор символов

По умолчанию: 'Continuous Von Karman (+q +r)'

`Wind speed at 6 m defines the low altitude intensity` - Измеренная скорость ветра
`15` (по умолчанию) | действительный скаляр

Измеренная скорость ветра на высоте 20 футов (6 метров), заданная как действительный скаляр, который обеспечивает интенсивность для модели турбулентности малой высоты.

Программное использование

Параметры блоков: W20

Тип: Вектор символов

Значения: реальный скаляр

По умолчанию: '15'

`Wind direction at 6 m (degrees clockwise from north)` - Измеренное направление ветра
`0` (по умолчанию) | действительный скаляр

Измеренное направление ветра на высоте 20 футов (6 метров), заданное как действительный скаляр, который является углом, помогающим в преобразовании модели турбулентности малой высоты в координаты тела.

Программное использование

Параметры блоков: Wdeg

Тип: Вектор символов

Значения: реальный скаляр

По умолчанию: '0'

`Probability of exceedance of high-altitude intensity` - Интенсивность турбулентности
`10^-2 - Light` (по умолчанию) | `10^-1` | `2x10^-1` | `10^-3 - Moderate` | `10^-4` | `10^-5 - Severe` | `10^-6`

Вероятность превышения интенсивности турбулентности, заданная как 10^-2 - Light, 10^-1, 2x10^-1, 10^-3 - Moderate, 10^-4, 10^-5 - Severe, или 10^-6. Выше 2000 футов интенсивность турбулентности определяется из интерполяционной таблицы, которая задает интенсивность турбулентности как функцию от высоты и вероятности превышения интенсивности турбулентности.

Программное использование

Параметры блоков: TurbProb

Тип: Вектор символов

Значения: '2x10^-1' | '10^-1' | '10^-2 - Light' | '10^-3 - Moderate' | '10^-4' | '10^-5 - Severe' | '10^-6'

По умолчанию: '10^-2 - Light'

`Scale length at medium/high altitudes` - Длина шкалы турбулентности
`762` (по умолчанию) | действительный скаляр

Длина шкалы турбулентности выше 2000 футов, заданная как действительный скаляр. Эта длина принята постоянной.

Из военных спецификаций 1750 футов рекомендуется для продольной шкалы турбулентности спектров Драйдена.

Примечание

Альтернативное значение длины шкалы изменяет асимптоту спектральной плотности степени и порывистую нагрузку.

Программное использование

Параметры блоков: L_high

Тип: Вектор символов

Значения: реальный скаляр

По умолчанию: '762'

`Wingspan` - Размах крыльев
`10` (по умолчанию) | действительный скаляр

Размах крыльев, заданный как действительный скаляр, который требуется при вычислении турбулентности на угловых скоростях.

Программное использование

Параметры блоков: Wingspan

Тип: Вектор символов

Значения: реальный скаляр

По умолчанию: '10'

`Band limited noise sample time (seconds)` - шаг расчета шума
`0.1` (по умолчанию) | действительный скаляр

Шаг расчета шума, заданное как действительный скаляр, при котором генерируется сигнал белого шума единичного отклонения.

Программное использование

Параметры блоков: ts

Тип: Вектор символов

Значения: реальный скаляр

По умолчанию: '0.1'

`Random noise seeds` - Семена шума [ug vg wg pg]
`[23341 23342 23343 23344]` (по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Случайные начальные значения шума, заданные как четырехэлементный вектор, которые используются для генерации сигналов турбулентности, по одному для каждого из трех компонентов скорости и по одному для скорости крена:

Турбулентности на угловых скоростях тангажа и рыскания основаны на дальнейшем формировании выходов формирующих фильтров для вертикальных и поперечных скоростей.

Программное использование

Параметры блоков: Seed

Тип: Вектор символов

Значения: вектор с четырьмя элементами

По умолчанию: '[23341 23342 23343 23344]'

`Turbulence on` - Сигналы турбулентности
`on` (по умолчанию) | `off`

Чтобы сгенерировать сигналы турбулентности, установите этот флажок.

Программное использование

Параметры блоков: T_on

Тип: Вектор символов

Значения: 'on' | 'off'

По умолчанию: 'on'

Алгоритмы

расширить все

Согласно военным ссылкам, турбулентность является стохастическим процессом, заданным скоростью спектрами. Для самолета, летящего со скоростью, V через поле замерзшей турбулентности с пространственной частотой, составляющей В радиан на метр, ω круговой частоты вычисляется умножением V на В. В следующей таблице показаны функции спектров компонентов:

	MIL-F-8785C	MIL-HDBK-1797
Продольный
$Φ_{u} (ω)$	$\frac{2 σ_{u}^{2} L_{u}}{π V} \cdot \frac{1}{{[1 + {(1.339 L_{u} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{5}{6}}}$	$\frac{2 σ_{u}^{2} L_{u}}{π V} \cdot \frac{1}{{[1 + {(1.339 L_{u} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{5}{6}}}$
$Φ_{p} (ω)$	$\frac{σ_{w}^{2}}{V L_{w}} \cdot \frac{0.8 {(\frac{π L_{w}}{4 b})}^{\frac{1}{3}}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}}$	$\frac{σ_{w}^{2}}{2 V L_{w}} \cdot \frac{0.8 {(\frac{2 π L_{w}}{4 b})}^{\frac{1}{3}}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}}$
Ответвление
$Φ_{v} (ω)$	$\frac{σ_{v}^{2} L_{v}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(1.339 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(1.339 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$	$\frac{2 σ_{v}^{2} L_{v}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(2.678 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(2.678 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$
$Φ_{r} (ω)$	$\frac{\mp {(\frac{ω}{V})}^{2}}{1 + {(\frac{3 b ω}{π V})}^{2}} \cdot Φ_{v} (ω)$	$\frac{\mp {(\frac{ω}{V})}^{2}}{1 + {(\frac{3 b ω}{π V})}^{2}} \cdot Φ_{v} (ω)$
Вертикальный
$Φ_{w} (ω)$	$\frac{σ_{w}^{2} L_{w}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(1.339 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(1.339 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$	$\frac{2 σ_{w}^{2} L_{w}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(2.678 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(2.678 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$
$Φ_{q} (ω)$	$\frac{\pm {(\frac{ω}{V})}^{2}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}} \cdot Φ_{w} (ω)$	$\frac{\pm {(\frac{ω}{V})}^{2}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}} \cdot Φ_{w} (ω)$

MIL-F-8785C

MIL-HDBK-1797

Продольный

$Φ_{u} (ω)$

$\frac{2 σ_{u}^{2} L_{u}}{π V} \cdot \frac{1}{{[1 + {(1.339 L_{u} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{5}{6}}}$

$Φ_{p} (ω)$

$\frac{σ_{w}^{2}}{V L_{w}} \cdot \frac{0.8 {(\frac{π L_{w}}{4 b})}^{\frac{1}{3}}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}}$

$\frac{σ_{w}^{2}}{2 V L_{w}} \cdot \frac{0.8 {(\frac{2 π L_{w}}{4 b})}^{\frac{1}{3}}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}}$

Ответвление

$Φ_{v} (ω)$

$\frac{σ_{v}^{2} L_{v}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(1.339 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(1.339 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$

$\frac{2 σ_{v}^{2} L_{v}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(2.678 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(2.678 L_{v} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$

$Φ_{r} (ω)$

$\frac{\mp {(\frac{ω}{V})}^{2}}{1 + {(\frac{3 b ω}{π V})}^{2}} \cdot Φ_{v} (ω)$

Вертикальный

$Φ_{w} (ω)$

$\frac{σ_{w}^{2} L_{w}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(1.339 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(1.339 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$

$\frac{2 σ_{w}^{2} L_{w}}{π V} \cdot \frac{1 + \frac{8}{3} {(2.678 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}}{{[1 + {(2.678 L_{w} \frac{ω}{V})}^{2}]}^{\frac{11}{6}}}$

$Φ_{q} (ω)$

$\frac{\pm {(\frac{ω}{V})}^{2}}{1 + {(\frac{4 b ω}{π V})}^{2}} \cdot Φ_{w} (ω)$

Переменная b представляет размах крыльев самолета. Переменные _{Lu, Lv, Lw} представлять длины шкалы турбулентности. Переменные _{σu, σv, σw} представляют интенсивность турбулентности:

Определения спектральной плотности угловых скоростей турбулентности определены в ссылках как три изменения, которые отображаются в следующей таблице:

$p_{g} = \frac{\partial w_{g}}{\partial y}$

$q_{g} = \frac{\partial w_{g}}{\partial x}$

$r_{g} = - \frac{\partial v_{g}}{\partial x}$

$p_{g} = \frac{\partial w_{g}}{\partial y}$

$q_{g} = \frac{\partial w_{g}}{\partial x}$

$r_{g} = \frac{\partial v_{g}}{\partial x}$

$p_{g} = - \frac{\partial w_{g}}{\partial y}$

$q_{g} = - \frac{\partial w_{g}}{\partial x}$

$r_{g} = \frac{\partial v_{g}}{\partial x}$

Изменения влияют только на вертикальную (_qg) и боковую (_rg) угловые скорости турбулентности.

Следует иметь в виду, что продольный спектр угловой скорости турбулентности, _{Ф<reservedrangesplaceholder3>} (ω), является рациональной функцией. Рациональная функция выведена из аппроксимирования кривыми комплексной алгебраической функции, а не спектра скорости _{вертикальной турбулентности}, Ф<reservedrangesplaceholder1> (ω), умноженной на шкалу коэффициент. Поскольку спектры угловой скорости турбулентности вносят меньший вклад в порывистую характеристику самолета, чем спектры скорости турбулентности, это может объяснить изменения в их определениях.

Изменения приводят к следующим комбинациям вертикальных и боковых спектров угловых скоростей турбулентности.

Вертикальный	Ответвление
_{Ф<reservedrangesplaceholder1>} (ω) _{Ф<reservedrangesplaceholder1>} (ω) − _С q (ω)	− _С r (ω) _{Ф<reservedrangesplaceholder1>} (ω) _{Ф<reservedrangesplaceholder1>} (ω)

Вертикальный

Ответвление

_{Ф<reservedrangesplaceholder1>} (ω)

− _С q (ω)

− _С r (ω)

_{Ф<reservedrangesplaceholder1>} (ω)

Чтобы сгенерировать сигнал с правильными характеристиками, модулем отклонения сигнал белого шума с ограниченной полосой пропускается через формирующие фильтры. Формирующие фильтры являются приближениями скоростных спектров Фон Кармана, которые действительны в области значений нормализованных частот менее 50 радиан. Эти фильтры можно найти как в Military Handbook MIL-HDBK-1797 так и в ссылке Ly и Chan.

В следующих двух таблицах показаны передаточные функции.

	MIL-F-8785C
Продольный
$H_{u} (s)$	$\frac{σ_{u} \sqrt{\frac{2}{π} \cdot \frac{L_{u}}{V}} (1 + 0.25 \frac{L_{u}}{V} s)}{1 + 1.357 \frac{L_{u}}{V} s + 0.1987 {(\frac{L_{u}}{V})}^{2} s^{2}}$
$H_{p} (s)$	$σ_{w} \sqrt{\frac{0.8}{V}} \cdot \frac{{(\frac{π}{4 b})}^{\frac{1}{6}}}{L_{w}^{\frac{1}{3}} (1 + (\frac{4 b}{π V}) s)}$
Ответвление
$H_{v} (s)$	$\frac{σ_{v} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{L_{v}}{V }} (1 + 2.7478 \frac{L_{v}}{V} s + 0.3398 {(\frac{L_{v}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{L_{v}}{V} s + 1.9754 {(\frac{L_{v}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{L_{v}}{V})}^{3} s^{3}}$
$H_{r} (s)$	$\frac{\mp \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{3 b}{π V}) s)} \cdot H_{v} (s)$
Вертикальный
$H_{w} (s)$	$\frac{σ_{w} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{L_{w}}{V}} (1 + 2.7478 \frac{L_{w}}{V} s + 0.3398 {(\frac{L_{w}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{L_{w}}{V} s + 1.9754 {(\frac{L_{w}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{L_{w}}{V})}^{3} s^{3}}$
$H_{q} (s)$	$\frac{\pm \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{4 b}{π V}) s)} \cdot H_{w} (s)$

MIL-F-8785C

Продольный

$H_{u} (s)$

$\frac{σ_{u} \sqrt{\frac{2}{π} \cdot \frac{L_{u}}{V}} (1 + 0.25 \frac{L_{u}}{V} s)}{1 + 1.357 \frac{L_{u}}{V} s + 0.1987 {(\frac{L_{u}}{V})}^{2} s^{2}}$

$H_{p} (s)$

$σ_{w} \sqrt{\frac{0.8}{V}} \cdot \frac{{(\frac{π}{4 b})}^{\frac{1}{6}}}{L_{w}^{\frac{1}{3}} (1 + (\frac{4 b}{π V}) s)}$

Ответвление

$H_{v} (s)$

$\frac{σ_{v} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{L_{v}}{V }} (1 + 2.7478 \frac{L_{v}}{V} s + 0.3398 {(\frac{L_{v}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{L_{v}}{V} s + 1.9754 {(\frac{L_{v}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{L_{v}}{V})}^{3} s^{3}}$

$H_{r} (s)$

$\frac{\mp \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{3 b}{π V}) s)} \cdot H_{v} (s)$

Вертикальный

$H_{w} (s)$

$\frac{σ_{w} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{L_{w}}{V}} (1 + 2.7478 \frac{L_{w}}{V} s + 0.3398 {(\frac{L_{w}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{L_{w}}{V} s + 1.9754 {(\frac{L_{w}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{L_{w}}{V})}^{3} s^{3}}$

$H_{q} (s)$

$\frac{\pm \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{4 b}{π V}) s)} \cdot H_{w} (s)$

	MIL-HDBK-1797
Продольный
$H_{u} (s)$	$\frac{σ_{u} \sqrt{\frac{2}{π} \cdot \frac{L_{u}}{V}} (1 + 0.25 \frac{L_{u}}{V} s)}{1 + 1.357 \frac{L_{u}}{V} s + 0.1987 {(\frac{L_{u}}{V})}^{2} s^{2}}$
$H_{p} (s)$	$σ_{w} \sqrt{\frac{0.8}{V}} \cdot \frac{{(\frac{π}{4 b})}^{\frac{1}{6}}}{{(2 L_{w})}^{\frac{1}{3}} (1 + (\frac{4 b}{π V}) s)}$
Ответвление
$H_{v} (s)$	$\frac{σ_{v} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{2 L_{v}}{V}} (1 + 2.7478 \frac{2 L_{v}}{V} s + 0.3398 {(\frac{2 L_{v}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{2 L_{v}}{V} s + 1.9754 {(\frac{2 L_{v}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{2 L_{v}}{V})}^{3} s^{3}}$
$H_{r} (s)$	$\frac{\mp \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{3 b}{π V}) s)} \cdot H_{v} (s)$
Вертикальный
$H_{w} (s)$	$\frac{σ_{w} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{2 L_{w}}{V}} (1 + 2.7478 \frac{2 L_{w}}{V} s + 0.3398 {(\frac{2 L_{w}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{2 L_{w}}{V} s + 1.9754 {(\frac{2 L_{w}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{2 L_{w}}{V})}^{3} s^{3}}$
$H_{q} (s)$	$\frac{\pm \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{4 b}{π V}) s)} \cdot H_{w} (s)$

MIL-HDBK-1797

Продольный

$H_{u} (s)$

$\frac{σ_{u} \sqrt{\frac{2}{π} \cdot \frac{L_{u}}{V}} (1 + 0.25 \frac{L_{u}}{V} s)}{1 + 1.357 \frac{L_{u}}{V} s + 0.1987 {(\frac{L_{u}}{V})}^{2} s^{2}}$

$H_{p} (s)$

$σ_{w} \sqrt{\frac{0.8}{V}} \cdot \frac{{(\frac{π}{4 b})}^{\frac{1}{6}}}{{(2 L_{w})}^{\frac{1}{3}} (1 + (\frac{4 b}{π V}) s)}$

Ответвление

$H_{v} (s)$

$\frac{σ_{v} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{2 L_{v}}{V}} (1 + 2.7478 \frac{2 L_{v}}{V} s + 0.3398 {(\frac{2 L_{v}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{2 L_{v}}{V} s + 1.9754 {(\frac{2 L_{v}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{2 L_{v}}{V})}^{3} s^{3}}$

$H_{r} (s)$

$\frac{\mp \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{3 b}{π V}) s)} \cdot H_{v} (s)$

Вертикальный

$H_{w} (s)$

$\frac{σ_{w} \sqrt{\frac{1}{π} \cdot \frac{2 L_{w}}{V}} (1 + 2.7478 \frac{2 L_{w}}{V} s + 0.3398 {(\frac{2 L_{w}}{V})}^{2} s^{2})}{1 + 2.9958 \frac{2 L_{w}}{V} s + 1.9754 {(\frac{2 L_{w}}{V})}^{2} s^{2} + 0.1539 {(\frac{2 L_{w}}{V})}^{3} s^{3}}$

$H_{q} (s)$

$\frac{\pm \frac{s}{V}}{(1 + (\frac{4 b}{π V}) s)} \cdot H_{w} (s)$

Разделенные на две отдельные области, длины и интенсивность шкалы турбулентности являются функциями высоты.

Примечание

Те же передаточные функции возникают после оценки длин шкалы турбулентности. Различия в длинах шкалы турбулентности и передаточных функциях турбулентности балансируют смещение.

Маловысотная модель (высота < 1000 футов)

Согласно военным ссылкам, длины шкалы турбулентности на малых высотах, где h - высота в футах, представлены в следующей таблице:

MIL-F-8785C	MIL-HDBK-1797
$\begin{array}{l} L_{w} = h \\ L_{u} = L_{v} = \frac{h}{{(0.177 + 0.000823 h)}^{1.2}} \end{array}$	$\begin{array}{l} 2 L_{w} = h \\ L_{u} = 2 L_{v} = \frac{h}{{(0.177 + 0.000823 h)}^{1.2}} \end{array}$

MIL-F-8785C

MIL-HDBK-1797

$\begin{array}{l} L_{w} = h \\ L_{u} = L_{v} = \frac{h}{{(0.177 + 0.000823 h)}^{1.2}} \end{array}$

$\begin{array}{l} 2 L_{w} = h \\ L_{u} = 2 L_{v} = \frac{h}{{(0.177 + 0.000823 h)}^{1.2}} \end{array}$

Интенсивность турбулентности приведены ниже, где W ₂₀ - скорость ветра на 20 футах (6 м). Обычно для легкой турбулентности скорость ветра на 20 футах составляет 15 узлов; для умеренной турбулентности скорость ветра составляет 30 узлов; а для сильной турбулентности скорость ветра составляет 45 узлов .

$\begin{array}{l} σ_{w} = 0.1 W_{20} \\ \frac{σ_{u}}{σ_{w}} = \frac{σ_{v}}{σ_{w}} = \frac{1}{{(0.177 + 0.000823 h)}^{0.4}} \end{array}$

Ориентация осей турбулентности в этой области определяется следующим образом:

Продольная скорость турбулентности, _ug, выровненная по горизонтальному относительному среднему вектору ветра.
Вертикальная скорость турбулентности, _wg, совмещенная с вертикальным относительным средним вектором ветра.

В этой области значений высот выход блока преобразуется в координаты тела.

Средняя/Высокая Высота (Высота > 2000 футов)

Для средних и больших высот длины шкалы турбулентности и интенсивность основаны на предположении, что турбулентность изотропна. В военных ссылках длины шкалы представлены следующими уравнениями:

MIL-F-8785C	MIL-HDBK-1797
_{L u} = _{L v} = _{L w} = 2500 футов	_{L u} = 2 _{L v} = 2 _{L w} = 2500 футов

Интенсивность турбулентности определяют из интерполяционной таблицы, которая обеспечивает интенсивность турбулентности как функцию от высоты и вероятность превышения интенсивности турбулентности. Отношение интенсивностей турбулентности представлено в следующем уравнении: _σu = σv = σw.

Ориентация осей турбулентности в этой области определяется как выравнивание по координатам тела:

Между малыми и средними/высокими высотами (1000 футов < высота < 2000 футов)

На высотах от 1000 футов до 2000 футов скорости турбулентности и угловые скорости турбулентности определяются линейной интерполяцией между значением из модели малой высоты в 1000 футах, преобразованным из средних горизонтальных координат ветра в координаты тела, и значением из модели большой высоты в 2000 футах в координатах тела.

Ссылки

[1] Военный справочник США MIL-HDBK-1797, 19 декабря 1997 года.

[2] Военная спецификация США MIL-F-8785C, 5 ноября 1980 года.

[3] Chalk, Charles, T.P. Neal, T.M. Harris, Francis E. Pritchard, and Robert J. Woodcock. Справочная информация и Руководство пользователя по MIL-F-8785B (ASG), «Военные спецификации летающих качеств пилотируемых самолетов», AD869856. Buffalo, NY: Cornell Aeronautical Laboratory, август 1969.

[4] Hoblit, Frederic M., Gust Loads on Aircraft: Concepts and Applications. AIAA Education Series, 1988.

[5] Ly, U. and Y. Chan. Time-Domain Расчета of Aircraft Gust Ковариации Matrices (неопр.) (недоступная ссылка). Документ AIAA 80-1615. Представлен на конференции атмосферной летной механики, Danvers, MA, 11-13 августа 1980 года.

[6] Макрэр, Дуэйн, Ирвинг Ашкенас и Данстан Грэм. Динамика самолета и автоматическое управление. Принстон: Пресса Принстонского университета, июль 1990 года.

[7] Moorhouse, Дэвид Дж. И Роберт Дж. Вудкок. Справочная информация и Руководство пользователя для MIL-F-8785C, «Военные спецификации - летные качества пилотируемых самолетов». ADA119421. Летно-динамическая лаборатория, июль 1982 года.

[8] McFarland, R. «Стандартная кинематическая модель для симуляции рейса в НАСА-Эймс». CR-2497 НАСА. Корпорация компьютерных наук, январь 1975 года.

[9] Татом, Фрэнк Б., Стивен Р. Смит и Джордж Х. Фихтл. «Симуляция атмосферных турбулентных порывов и градиентов порыва», документ AIAA 81-0300. Совещание по аэрокосмическим наукам, Сент-Луис, МО, 12-15 января 1981 года.

[10] Йегер, Джесси. «Реализация и проверка моделей турбулентности для симуляции F18-HARV». CR-1998-206937 НАСА. Hampton, VA: Lockheed Martin Engineering & Sciences, март 1998.

Расширенные возможности

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

См. также

Discrete Wind Gust Model | Dryden Wind Turbulence Model (Continuous) | Dryden Wind Turbulence Model (Discrete) | Wind Shear Model

Введенный в R2006b

Документация

Von Karman Wind Turbulence Model (Continuous)

Описание

Ограничения

Порты

Вход

h - Высота над уровнем моря скаляр

V - Скорость самолета скаляр

DCM - Матрица косинуса направления Матрица 3 на 3

Выход

Vwind - Скорости турбулентности трехэлементный вектор

ωwind - Угловые скорости турбулентности трехэлементный вектор

Параметры

Units - модули измерения скорости ветра Metric (MKS) (по умолчанию) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

Программное использование

Specification - Военная ссылка MIL-F-8785C (по умолчанию) | MIL-HDBK-1797 | MIL-HDBK-1797B

Программное использование

Программное использование

Wind speed at 6 m defines the low altitude intensity - Измеренная скорость ветра 15 (по умолчанию) | действительный скаляр

Программное использование

Wind direction at 6 m (degrees clockwise from north) - Измеренное направление ветра 0 (по умолчанию) | действительный скаляр

Программное использование

Probability of exceedance of high-altitude intensity - Интенсивность турбулентности 10^-2 - Light (по умолчанию) | 10^-1 | 2x10^-1 | 10^-3 - Moderate | 10^-4 | 10^-5 - Severe | 10^-6

Программное использование

Scale length at medium/high altitudes - Длина шкалы турбулентности 762 (по умолчанию) | действительный скаляр

Программное использование

Wingspan - Размах крыльев 10 (по умолчанию) | действительный скаляр

Программное использование

Band limited noise sample time (seconds) - шаг расчета шума 0.1 (по умолчанию) | действительный скаляр

Программное использование

Random noise seeds - Семена шума [ug vg wg pg] [23341 23342 23343 23344] (по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Программное использование

Turbulence on - Сигналы турбулентности on (по умолчанию) | off

Программное использование

Алгоритмы

Маловысотная модель (высота < 1000 футов)

Средняя/Высокая Высота (Высота > 2000 футов)

Между малыми и средними/высокими высотами (1000 футов < высота < 2000 футов)

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Документация Aerospace Blockset

Поддержка

`h` - Высота над уровнем моря
скаляр

`V` - Скорость самолета
скаляр

`DCM` - Матрица косинуса направления
Матрица 3 на 3

`_Vwind` - Скорости турбулентности
трехэлементный вектор

`_ωwind` - Угловые скорости турбулентности
трехэлементный вектор

`Units` - модули измерения скорости ветра
`Metric (MKS)` (по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

`Specification` - Военная ссылка
`MIL-F-8785C` (по умолчанию) | `MIL-HDBK-1797` | `MIL-HDBK-1797B`

`Wind speed at 6 m defines the low altitude intensity` - Измеренная скорость ветра
`15` (по умолчанию) | действительный скаляр

`Wind direction at 6 m (degrees clockwise from north)` - Измеренное направление ветра
`0` (по умолчанию) | действительный скаляр

`Probability of exceedance of high-altitude intensity` - Интенсивность турбулентности
`10^-2 - Light` (по умолчанию) | `10^-1` | `2x10^-1` | `10^-3 - Moderate` | `10^-4` | `10^-5 - Severe` | `10^-6`

`Scale length at medium/high altitudes` - Длина шкалы турбулентности
`762` (по умолчанию) | действительный скаляр

`Wingspan` - Размах крыльев
`10` (по умолчанию) | действительный скаляр

`Band limited noise sample time (seconds)` - шаг расчета шума
`0.1` (по умолчанию) | действительный скаляр

`Random noise seeds` - Семена шума [ug vg wg pg]
`[23341 23342 23343 23344]` (по умолчанию) | четырехэлементный вектор

`Turbulence on` - Сигналы турбулентности
`on` (по умолчанию) | `off`

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