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飛機概念設計階段的穩定與控制模擬

2011/02/10 | | 標籤:

Original publish date:Sep 24, 2007

編輯 HCC 報導

瑞典皇家理工學院整合一項歐盟飛機電腦輔助設計研發新計畫(Simulating aircraft stability and control characteristics for use in conceptual design, SimSAC),期於飛機概念設計階段,即能對飛機穩定度與控制特性進行模擬。

來自歐洲九個國家的17個學術研究單位及航空業界參加此計劃,計畫為期三年,預期於2009年中結束,研究經費達五百萬歐幣。

於飛機設計階段,為得到增穩與擴大飛行包線,需要精確掌握飛機的非線性飛行動力行為,以恰當的設計飛行控制系統。飛行控制系統經常是在飛機概念設計階段末期,方著手開始進行設計,此時飛機構型暫時定型,氣動力特性係數經由實驗獲得,工程師則依據手冊與實驗數據做為設計基礎。

不過設計飛控系統時,對穩定與控制的錯誤假設會造成昂貴以及失敗的飛行測試,造成原型機與試飛員的損失。所以於飛機研發過程應儘早建立飛機穩定與控制資料庫,以求一次就成功的完成飛行控制系統設計。

由於超過80%的飛機生命週期成本發生於概念設計階段,為降低風險,歐盟研究團隊認為在飛機設計研發階段初期,即應進行多重物理分析,而且應多基於模擬而非實證數據,來進行設計判斷。

SimSAC計畫的四個主要目標如下,建立確定的幾何建模協議,建置不同彷真度的航空模型;建構CEASIOM系統(Computerised Environment for Aircraft Synthesis and Integrated Optimisation Methods)進行飛機穩定與控制設計,並以包含低仿真氣彈效應等三種彷真度進行評估;對所研發的數值模擬軟體工具進行完整的基準化;應用CEASIOM系統於數個特定型態飛機的設計問題;最後以風洞對CEASIOM系統進行驗證。

SimSAC計畫架構圖述於 Structure of the SimSAC Project,內含SimSAC模擬模組內容以及與前端輸入的迭代循環關係。

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