Von Karman Wind Turbulence Model (Continuous)

Сгенерируйте непрерывную турбулентность ветра со скоростными спектрами Фон Карман

Библиотека:
Aerospace Blockset / Среда / Ветер

Описание

Блок Von Kármán Wind Turbulence Model (Continuous) использует Фон Карман 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 и Военном Руководстве MIL-HDBK-1797. Для получения дополнительной информации см. Алгоритмы.

Ограничения

Замороженное полевое предположение турбулентности допустимо для случаев скорости среднего ветра.
Среднеквадратичная скорость турбулентности или интенсивность, мала относительно скорости относительно земли самолета.
Модель турбулентности описывает в среднем все условия для ясной воздушной турбулентности, потому что следующие факторы не включены в модель:
- Шероховатость ландшафта
- Уровень ошибки
- Сдвиги ветра
- Средняя величина ветра
- Другие метеорологические фракции (кроме высоты)

Порты

Входной параметр

развернуть все

`h` — Высота
скаляр

Высота в виде скаляра, в выбранных модулях.

Типы данных: double

`V` — Скорость самолета
скаляр

Скорость самолета в виде скаляра, в выбранных модулях.

Типы данных: double

`DCM` — Матрица направляющего косинуса
3х3 матрица

Матрица направляющего косинуса в виде 3х3 матрицы, представляющей плоскую Землю, координирует к зафиксированным телом координатам оси.

Типы данных: double

Вывод

развернуть все

`_Vwind` — Скорости турбулентности
трехэлементный вектор

Скорости турбулентности, возвращенные как трехэлементный вектор в том же теле, координируют ссылку как вход DCM в заданных модулях.

Типы данных: double

`_ωwind` — Турбулентность угловые уровни
трехэлементный вектор

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

Типы данных: double

Параметры

развернуть все

`Units` — Единицы скорости ветра
`Metric (MKS)` (значение по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

Единицы скорости ветра из-за турбулентности в виде:

Модули	Скорость ветра	Высота	Воздушная скорость
`Metric (MKS)`	Метры/секунда	Метры	Метры/секунда
`English (Velocity in ft/s)`	Ноги/секунда	Футы	Ноги/секунда
`English (Velocity in kts)`	Узлы	Футы	Узлы

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)'

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

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'

`Model type` — Модель Turbulence
`Continuous Von Karman (+q -r)` (значение 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 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.

Выборы Continuous Von Kármán соответствуют описаниям передаточной функции.

Программируемое использование

Параметры блоков: model

Ввод: символьный вектор

Значение по умолчанию: 'Continuous Von Karman (+q +r)'

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

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'

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

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'

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

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'

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

Длина шкалы турбулентности выше 2 000 футов в виде действительного скаляра. Эта длина принята постоянная.

Из военных технических требований 1 750 футов рекомендуются для продольной длины шкалы турбулентности спектров Драйдена.

Примечание

Альтернативное значение длины шкалы изменяет асимптоту спектральной плотности мощности и загрузку порыва.

Программируемое использование

Параметры блоков: L_high

Ввод: символьный вектор

Значения: действительный скаляр

Значение по умолчанию: '762'

`Wingspan` — Размах крыла
10 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

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'

`Band limited noise sample time (seconds)` — Шумовой шаг расчета
0.1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Шумовой шаг расчета в виде действительного скаляра, в котором сгенерирован модульный сигнал белого шума отклонения.

Программируемое использование

Параметры блоков: ts

Ввод: символьный вектор

Значения: действительный скаляр

Значение по умолчанию: '0.1'

`Random noise seeds` — Шумовые seed [ug vg wg pg]
[23341 23342 23343 23344] (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

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]'

`Turbulence on` — Сигналы турбулентности
`on` (значение по умолчанию) | `off`

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

Согласно военным ссылкам, 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. Следующая таблица отображает функции спектров компонента:

	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 крыла самолета. Переменные _{Lu, Lv, Lw} представляют длины шкалы турбулентности. Переменные _{σu, σv, σw} представляют интенсивность турбулентности:

Спектральные определения плотности турбулентности, угловые уровни заданы в ссылках как три изменения, которые отображены 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 вертикаль (_qg) и ответвление (_rg) турбулентность угловые уровни.

Следует иметь в виду, что продольная турбулентность угловой спектр уровня, Ф_p (ω), является рациональной функцией. Рациональная функция выведена из подбора кривых комплексная алгебраическая функция, не вертикальный скоростной спектр турбулентности, Ф_w (ω), умноженный на масштабный коэффициент. Поскольку турбулентность, которую угловые спектры уровня вносят меньше в ответ порыва самолета, чем скоростные спектры турбулентности, он может объяснить изменения их определений.

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

Вертикальный	Ответвление
Ф_q (ω) Ф_q (ω) −Ф_q (ω)	−Ф_r (ω) Ф_r (ω) Ф_r (ω)

Вертикальный

Ответвление

Ф_q (ω)

−Ф_q (ω)

−Ф_r (ω)

Ф_r (ω)

Чтобы сгенерировать сигнал с правильными характеристиками, модульным отклонением, ограниченный полосой сигнал белого шума передается посредством формирования фильтров. Формирующиеся фильтры являются приближениями скоростных спектров Фон Карман, которые допустимы в области значений нормированных частот меньше чем 50 радианов. Эти фильтры могут быть найдены и в Военном Руководстве MIL-HDBK-1797 и в ссылке Ли и Чаном.

Следующие две таблицы показывают 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

$H_{w} (s)$

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

$H_{q} (s)$

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

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

Примечание

Тот же результат передаточных функций после оценки длин шкалы турбулентности. Различия в длинах шкалы турбулентности и балансе передаточных функций турбулентности возмещены.

Низковысотная Модель (Высота <1 000 футов)

Согласно военным ссылкам, длины шкалы турбулентности на низких высотах, где h является высотой в ногах, 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 приведена ниже, где W ₂₀ является скоростью ветра на уровне 20 футов (6 м). Обычно для легкой турбулентности, скорость ветра на уровне 20 футов составляет 15 узлов; для умеренной турбулентности скорость ветра составляет 30 узлов; и для серьезной 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, выровненный вдоль горизонтального родственника, означают вектор ветра.
Вертикальная скорость турбулентности, _wg, выровненный с вертикальным относительным средним вектором ветра.

В этом диапазоне высот выход блока преобразовывается в координаты тела.

Носитель/Большие высоты (Высота> 2 000 футов)

Для носителя к большим высотам длины шкалы турбулентности и интенсивность основаны на предположении, что турбулентность является изотропной. В военных ссылках длины шкалы представлены следующими уравнениями:

MIL-F-8785C	MIL-HDBK-1797
_{L u} = _{L v} = _{L w} = 2 500 футов	_{L u} = 2 _{L v} = 2 _{L w} = 2 500 футов

Интенсивность турбулентности определяется из интерполяционной таблицы, которая обеспечивает интенсивность турбулентности в зависимости от высоты и вероятности превышаемой интенсивности турбулентности. Отношение интенсивности турбулентности представлено в следующем уравнении: _σu _=σv=_σw.

Ориентация осей турбулентности в этой области задана как выравниваемый с координатами тела:

Между Низким и Носителем/Большими высотами (1 000 футов <Высота <2 000 футов)

На высотах между 1 000 футов и 2 000 футов, скоростях турбулентности и турбулентности угловые уровни определяются путем линейной интерполяции между значением из низкой высотной модели на уровне 1 000 футов, преобразованных от средних горизонтальных координат ветра, чтобы придать форму координаты и значение из высотной модели на уровне 2 000 футов в координатах тела.

Ссылки

[1] Американское военное руководство MIL-HDBK-1797, 19 декабря 1997.

[2] Американская военная спецификация MIL-F-8785C, 5 ноября 1980.

[3] 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, август 1969.

[4] Hoblit, Фредерик М., нагрузки порыва на самолет: Концепции и приложения. Образовательный ряд AIAA, 1988.

[5] Ly, U. и И. Чан. "Расчет временного интервала ковариационных матриц порыва самолета". Бумага AIAA 80-1615. Представленный на атмосферной конференции бортмехаников, Дэнверзе, MA, 11-13 августа 1980.

[6] Макруер, Дуэн, Ирвинг Ашкенас и Данстан Грэм. Динамика самолета и автоматическое управление. Принстон: Издательство Принстонского университета, июль 1990.

[7] Moorhouse, Дэвид Дж. и Роберт Дж. Вальдшнеп. "Справочная информация и руководство пользователя для MIL-F-8785C, 'Военные управляющие спецификацией качества пилотируемых самолетов". ADA119421. Рейс динамическая лаборатория, июль 1982.

[8] Макфарлэнд, R. "Стандартная кинематическая модель для симуляции рейса в NASA-Ames". НАСА CR-2497. Computer Sciences Corporation, январь 1975.

[9] Tatom, Франк Б., Стивен Р. Смит и Джордж Х. Фичтл. "Симуляция атмосферных турбулентных порывов и градиентов порыва", бумага AIAA 81-0300. Космическая научная встреча, Сент-Луис, MO., 12-15 января 1981.

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

Расширенные возможности

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

Представленный в R2006b

Документация

Von Karman Wind Turbulence Model (Continuous)

Описание

Ограничения

Порты

Входной параметр

h — Высота скаляр

V — Скорость самолета скаляр

DCM — Матрица направляющего косинуса 3х3 матрица

Вывод

Vwind — Скорости турбулентности трехэлементный вектор

ωwind — Турбулентность угловые уровни трехэлементный вектор

Параметры

Units — Единицы скорости ветра Metric (MKS) (значение по умолчанию) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

Программируемое использование

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

Программируемое использование

Программируемое использование

Wind speed at 6 m defines the low altitude intensity — Измеренная скорость ветра15 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Программируемое использование

Wind direction at 6 m (degrees clockwise from north) — Измеренное направление ветра0 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Программируемое использование

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

Программируемое использование

Scale length at medium/high altitudes — Длина шкалы турбулентности762 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Программируемое использование

Wingspan — Размах крыла10 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Программируемое использование

Band limited noise sample time (seconds) — Шумовой шаг расчета0.1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

Программируемое использование

Random noise seeds — Шумовые seed [ug vg wg pg][23341 23342 23343 23344] (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

Программируемое использование

Turbulence on — Сигналы турбулентности on (значение по умолчанию) | off

Программируемое использование

Алгоритмы

Низковысотная Модель (Высота <1 000 футов)

Носитель/Большие высоты (Высота> 2 000 футов)

Между Низким и Носителем/Большими высотами (1 000 футов <Высота <2 000 футов)

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Aerospace Blockset

Поддержка

`h` — Высота
скаляр

`V` — Скорость самолета
скаляр

`DCM` — Матрица направляющего косинуса
3х3 матрица

`_Vwind` — Скорости турбулентности
трехэлементный вектор

`_ωwind` — Турбулентность угловые уровни
трехэлементный вектор

`Units` — Единицы скорости ветра
`Metric (MKS)` (значение по умолчанию) | `English (Velocity in ft/s)` | `English (Velocity in kts)`

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

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

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

`Probability of exceedance of high-altitude intensity` — Интенсивность турбулентности
`10^-2 - Light` (значение 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 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`Wingspan` — Размах крыла
10 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`Band limited noise sample time (seconds)` — Шумовой шаг расчета
0.1 (значение по умолчанию) | действительный скаляр

`Random noise seeds` — Шумовые seed [ug vg wg pg]
[23341 23342 23343 23344] (значение по умолчанию) | четырехэлементный вектор

`Turbulence on` — Сигналы турбулентности
`on` (значение по умолчанию) | `off`

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