Қанатты ұшақтың тұрақтандыру және басқару есептеулеріне арналған Digital DATCOM бағдарламасы
United States Air Force Stability and Control Digital DATCOM
Ұшақтардың тұрақтандыруын, басқаруын және динамикалық қасиеттерін есептеуге арналған Digital DATCOM бағдарламасы туралы ақпарат. Аэродинамикалық есептеулерге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
АҚШ Әуе күштерінің тұрақтылық және басқару цифрлық DATCOM – бұл тұрақты қанатты ұшақтардың статикалық тұрақтылығын, басқаруын және динамикалық туындыларын есептеу үшін USAF тұрақтылық және басқару DATCOM-да қамтылған әдістерді іске асыратын компьютерлік бағдарлама. Цифрлық DATCOM ұшақтың геометриялық сипаттамасын қамтитын кіріс файлды қажет етеді және берілген ұшу жағдайларына сәйкес өлшемсіз тұрақтылық туындыларын шығарады. Есептелген мәндер ұшу динамикасының маңызды аспектілерін есептеуге қолданылуы мүмкін.
The United States Air Force Stability and Control Digital DATCOM is a computer program that implements the methods contained in the USAF Stability and Control DATCOM to calculate the static stability, control and dynamic derivative characteristics of fixed wing aircraft. Digital DATCOM requires an input file containing a geometric description of an aircraft, and outputs its corresponding dimensionless stability derivatives according to the specified flight conditions. The values obtained can be used to calculate meaningful aspects of flight dynamics.
Кірістер
USAF Digital DATCOM Manual Volume I-нің 3-бөлімі ұшақты модельдеуге қолданылатын деректерді анықтайды. Деректер файлды FORTRAN-ға оқуды жеңілдету үшін аттар тізімі (namelists) бойынша жіктеледі.
Section 3 of the USAF Digital DATCOM Manual Volume I defines the inputs available for modeling an aircraft. The inputs are categorized by namelists to facilitate reading the file into FORTRAN.
Ұшу шарттары мен мүмкіндіктері
FLTCON тізімі жағдай бойынша ұшу шарттарын сипаттайды. Бір мезгілде ең көп дегенде 400 Мах-биіктік комбинациясын іске қосуға болады, әр комбинация үшін 20 шабуыл бұрышына дейін. Пайдаланушы Мах саны мен биіктік бірге өзгеретінін, Мах саны тұрақты биіктікте өзгеретінін, немесе биіктік тұрақты Мах санында өзгеретінін белгілей алады. Digital DATCOM-да субдық және супероникалық талдау жүргізуге болады. OPTINS тізімі ұшақтың анықтама параметрлерін анықтайды. Теориялық қанат ауданы, орташа аэродинамикалық хорда, қанаттың ұзындығы және ұшақтың беткейінің тегіс еместігін анықтайтын параметрлер енгізіледі.
The FLTCON Namelist describes the flight conditions for the case. A maximum of 400 Mach altitude combinations can be run at once, with up to 20 angles of attack for each combination. The user can specify whether the Mach number and altitude varies together, the Mach number varies at a constant altitude, or the altitude varies at a constant Mach number. Both subsonic and supersonic analysis can be run in Digital DATCOM. The OPTINS Namelist defines the reference parameters for the aircraft. The theoretical wing area, mean aerodynamic chord, and wing span are input along with a parameter defining the surface roughness of the aircraft.
Синтез параметрлері
SYNTHS Namelist пайдаланушыға ауырлық орталығының және қанаттардың төбелерінің орналасуын анықтауға мүмкіндік береді. Ұшақтың дұрыс синтезделуі үшін қанаттың, көлденең және тік құйрықтарының X және Z координаттары қажет. DATCOM ұшақтың бастапқы нүктесі ұшақтың мұрны болуы керек деп талап етпейді; кез келген нүкте қолданылуы мүмкін, бірақ барлық өлшемдер сол нүктеге қатысты берілуі керек. Қанаттар мен көлденең құйрықтарға беткей бұрыштарын да қосуға болады.
The SYNTHS Namelist allows the user to define the positions of the center of gravity and apexes of the wings. The X and Z coordinates are needed for the wing, horizontal tail, and vertical tail in order for the aircraft to be synthesized correctly. DATCOM does not require that the origin for the aircraft has to be the nose of the aircraft; any arbitrary point will do, but all of the dimensions need to be referenced from that point. Incidence angles can also be added to the wing and horizontal tail.
Көлденең параметрлері
ДЕНЕ тізімі дене пішінін анықтайды. Цифрлық DATCOM денеге осьтік симметриялы пішін береді. Әр станцияда фюзеляждың жартылай ені, жоғарғы және төменгі координаттары көрсетілген 20 станцияға дейін берілуі мүмкін. Ұшқыш жылдамдықпен талдау үшін қосымша параметрлер енгізілуі мүмкін.
The BODY Namelist defines the shape of the body. Digital DATCOM assumes an axisymmetrical shape for the body. Up to 20 stations can be specified with the fuselage half width, upper coordinate and lower coordinate being defined at each station. For supersonic analysis, additional parameters can be input.
Қанат, көлденең және тік құйрық параметрлері
WGPLNF, HTPLNF және VTPLNF тізімдері сәйкесінше қанатты, көлденең және тік құйрықты анықтайды. Тамырлық аккорды, ұшқыш аккорды, жартылай қанат ұзындығы, бұрылыс, диэдр және қисайту сияқты негізгі параметрлер енгізіледі. Digital DATCOM қанаттың пішінін аралық бойында геометриясы өзгеретін түрлерін де қабылдайды, мысалы, F4 Phantom II ұшағының сыртқы диэдрі 15 градусқа жетеді. Digital DATCOM-да қанатшаларды да талдауға болады. Қанатша алдыңғы көтергіш бет (яғни қанат) ретінде, ал қанат артқы көтергіш бет ретінде көрсетілуі керек. Аэродинамикалық профильдерді белгілеу үшін, дәстүрлі NACA 4, 5 және 6 сериялы профильдерді Digital DATCOM-да көрсетуге болады. Сонымен қатар, тиісті тізімдерді пайдаланып, жеке профильдерді енгізуге болады. Digital DATCOM-да екі тік құйрықты көрсету мүмкін, бірақ екі бумды көрсетуге болмайды.
The WGPLNF, HTPLNF and VTPLNF Namelists define the wing, horizontal tail and vertical tail, respectively. The basic parameters such as root chord, tip chord, half span, twist, dihedral and sweep are input. Digital DATCOM also accepts wing planforms which change geometry along the span such as the F4 Phantom II which had 15 degrees of outboard dihedral. Canards can also be analyzed in Digital DATCOM. The canard must be specified as the forward lifting surface (i. e. wing) and the wing as the aft lift surface. For airfoil designations, most traditional NACA 4 , 5 , and 6 airfoils can be specified in Digital DATCOM. Additionally, custom airfoils can be input using the appropriate namelists. Also, twin vertical tails can be designated in Digital DATCOM, but not twin booms.
Жоғары көтергіш және басқару құрылғылары
SYMFLP және ASYFLP Namelists көмегімен қақпақтар, лифтерлер және аэрондарды анықтауға болады. Digital DATCOM жай, бір ойықты және Fowler қақпақтары сияқты көптеген қақпақ түрлерін қолдайды. Әрбір Мах саны мен биіктік комбинациясы үшін 9 қақпақ бұрылысын талдауға болады. Өкінішке орай, Digital DATCOM-да рульді басқару мүмкіндігі жоқ. Digital DATCOM сонымен қатар, әуе кемесін теңестіру үшін қажетті лифт бұрылыстарын есептейтін автоматты TRIM функциясын ұсынады.
Using the SYMFLP and ASYFLP Namelists, flaps, elevators, and ailerons can be defined. Digital DATCOM allows a multitude of flap types including plain, single slotted, and fowler flaps. Up to 9 flap deflections can be analyzed at each Mach altitude combination. Unfortunately, the rudder is not implemented in Digital DATCOM. Digital DATCOM also offers an automated aircraft TRIM function which calculates elevator deflections needed to trim the aircraft.
Басқа кіріс
Басқа Digital DATCOM кірістері қуат әсерлерін (пропеллер және реактивті), жер әсерлерін, трим тақталарын және эксперименттік деректерді қамтиды. EXPRXX Namelist пайдаланушыға эксперименттік деректерді (көтергіш коэффициенті, соққы коэффициенті және т.б.) Digital DATCOM компоненттерді құрастырудың аралық кезеңдерінде шығаратын деректердің орнына қолдануға мүмкіндік береді. Барлық өлшемдер, егер басқаша көрсетілмесе, футтар мен градустарда беріледі. Digital DATCOM динамикалық туындыларды (DAMP) және әрбір компоненттің тұрақтылық коэффициенттерін (BUILD) шығаруға арналған командаларды ұсынады.
Other Digital DATCOM inputs include power effects (propeller and jet), ground effects, trim tabs, and experimental data. The EXPRXX Namelist allows a user to use experimental data (such as coefficient of lift, coefficient of drag, etc.) in lieu of the data Digital DATCOM produces in the intermediate steps of its component build up. All dimensions are taken in feet and degrees unless specified otherwise. Digital DATCOM provides commands for outputting the dynamic derivatives (DAMP) as well as the stability coefficients of each components (BUILD).
Шектеулер
Кіреберістер, сыртқы жабдықтар және басқа да ілмектер енгізілмейді, себебі Digital DATCOM фюзеляжды айналма дене ретінде талдайды. Бұл қарапайымдастыру ұшақтың соққы коэффициентіне әсер етеді. Қанаттары тік бұрышты немесе жетек жиегі кеңейтілген ұшақтар үшін динамикалық туындылар шығарылмайды. Бұл мәселені қанат корпусы үшін тәжірибелік деректерді қолдану арқылы (тік бұрышты емес қанатты қолдану арқылы) шешуге болады. Фюзеляжға орнатылған екі тік құйрықты енгізуге мүмкіндік жоқ, бірақ H-тәрізді құйрықтар үшін мүмкіндік бар. Бұл мәселені екі тік құйрықты фюзеляжға орнатылған бірдей тік құйрық ретінде жуықтау арқылы шешуге болады. Digital DATCOM рульді басқару бетіне қатысты басқару туындылары бойынша нәтижелерді ұсына алмайды. Нұсқаулыққа сәйкес, рульдің геометриясын анықтайтын енгізу параметрлері жоқ. Digital DATCOM бір мезгілде үш көтергіш бетті, мысалы, қанат-көлденең құйрық конфигурациясын талдай алмайды. Бұл мәселені тәжірибелік енгізу опциясы арқылы көтергіш беттерді үстемелеу арқылы шешуге болады.
Inlets, external stores, and other protuberances cannot be input because Digital DATCOM analyzes the fuselage as a body of revolution. The simplification affects the coefficient of drag for the aircraft. Dynamic derivatives are not output for aircraft that have wings that are not straight tapered or have leading edge extensions. This problem can be overcome by using experimental data for the wing body (using non straight tapered wing). There is no method to input twin vertical tails mounted on the fuselage, although there is a method for H Tails. This problem can be addressed by approximating the twin vertical tails as a single equivalent vertical tail mounted to the fuselage. Digital DATCOM cannot provide outputs for the control derivatives with regard to the rudder control surface. According to the manual, there is no any input parameters which define the geometry of rudder. Digital DATCOM cannot analyze three lifting surfaces at once, such as a canard wing horizontal tail configuration. This problem can be addressed by superposition of lifting surfaces through the experimental input option.
Қазіргі дамуы
Бұл пакетті қолданушылардың арасында пакеттің жалпы мүмкіндіктерін жақсартуға, оның ішінде қолданушы интерфейсін оңайлатуға және толыққанды нәтиже деректерін ұсынуға ниет бар.
There are intentions among those that use this package to improve the overall package, through an easier user interface, as well as more comprehensive output data.
DATCOM+
DIGDAT бағдарламасының бастапқы нұсқасы көбінесе өзгеріссіз қалды, бірақ пайдаланушыға кіріс файлына FOR005.DAT-тан гөрі маңыздырақ атау беруге мүмкіндік беретін жаңа интерфейс құрылды. Жаңа кіріс файл форматы пайдаланушыға кіріс файлына түсініктемелер қоюға мүмкіндік береді. DIGDAT бағдарламасында бастапқы шығыс форматына қосымша, баламалы шығыстарды қолдануға мүмкіндік беретін қосымша мүмкіндіктер де бар. Бастапқы шығыс форматы 132 бағаннан тұрады және оны басқа бағдарламаға импорттау қиын. Ұшу аппаратының графикалық бейнесі AC3D форматында, ал деректер кестесі XML форматында JSBSim және FlightGear жобалары үшін, сондай-ақ еркін форматтағы LFI (Сызықтық функция интерполяциясы) деректер кестесі файлы қолжетімді. DIGDAT бағдарламасымен бірге AC3D, XML және LFI форматындағы шығыс файлдарын қарауға арналған бағдарламалар да бар. Деректер кестелерін экранға немесе PNG файлдары түрінде есептерге қосу үшін оңай экспорттауға болады.
While the original DIGDAT program has been left relatively untouched, there has been a new front end created that will allow the user to name the input file with something more significant than FOR005. DAT. The new input file format allows the user to place comments in the input file. There have also been hooks placed in the DIGDAT that allow for alternate outputs in addition to the original output format, which is 132 columns wide and not easily imported into another application. There is a graphical representation of the aircraft output in AC3D, as well as data table output in XML for the JSBSim and FlightGear projects, as well as a free format LFI (Linear Function Interpolation) data table file. Along with the DIGDAT program, there are viewers for the AC3D, XML, and LFI format output files. Data tables can easily be output to the screen or to PNG files for inclusion into reports.
Mathworks аэроғарыш құралдар жиынтығы
Aerospace Toolbox Digital DATCOM-нан MATLAB-қа нәтиже файлдарын импорттауға арналған функцияны қамтиды. Бұл функция статикалық және динамикалық талдаулардан аэродинамикалық коэффициенттерді жинап, оларды MATLAB-қа құрылымдардың жасушалық массиві түрінде жіберуге мүмкіндік береді, мұнда әрбір құрылым Digital DATCOM нәтиже файлы туралы ақпаратты сақтайды.
Aerospace Toolbox includes a function for importing output files from Digital DATCOM into MATLAB. This function lets you collect aerodynamic coefficients from static and dynamic analyses and transfer them into MATLAB as a cell array of structures, with each structure containing information about a Digital DATCOM output file.
OpenDatcom-тың атауы
OpenDatcom – OpenAE қауымдастығы жасаған және қолдаған Digital DATCOM үшін ашық кодты графикалық интерфейс. OpenDatcom Digital DATCOM қолдайтын барлық негізгі (эксперименттік емес) мүмкіндіктерді қамтиды, сонымен қатар деректерді енгізу кезіндегі қателерді және шектеулерді нақты уақытта тексеруді жүзеге асырады. Бағдарламаның альфа нұсқасы 2009 жылдың 1 қарашасында жалпы қолдануға ұсынылды. OpenAE.org веб-сайты енді қолжетімді емес.
OpenDatcom is an open source GUI for the Digital DATCOM created and hosted by the OpenAE community. OpenDatcom incorporates all the basic (non experimental) functionality supported by the Digital DATCOM while providing real time input error and bounds checking. An alpha version of the program was released November 1, 2009 to the general public. The OpenAE. org web site is no longer active.
Құрылымы бұзылған ұшақтардың аэродинамикасын болжау
Digital DATCOM-ды жел тоннелі зерттеулерімен бірге пайдалану арқылы құрылымдық зақымдалған ұшақтардың аэродинамикасын болжау бойынша бірқатар зерттеулер жүргізілді. ДАА Суффа университетінің докторы Билал Сиддики, инженерлік деңгейдегі аэродинамикалық болжау әдістеріне негіделген DATCOM арқылы құрылымдық зақымдалған ұшақ моделінің сызықтық емес аэродинамикасын болжау тәсілін ұсынды. Кодтың алғашқы нәтижелері, өте төмен шабуыл бұрыштарындағы жел тоннелі деректерімен жақсы сәйкестік көрсетеді, бірақ шабуыл бұрышы артқан сайын дәлдік тез төмендейді. Осыған байланысты, жаңа әдістеме ұсынылады, ол зақымдалған жағдайлардың болжамды аэродинамикасын сау ұшақтың эксперименттік нәтижелерімен біріктіре отырып, зақымдалған ұшақтар үшін эксперименттік және болжамды аэродинамикалық коэффициенттер арасында жақсы сәйкестікке қол жеткізеді. Үш түрлі зақымдану конфигурациясы үстінкү дыбыс жылдамдығында зерттеледі. Бұл әдістеме зақымдалған ұшақтар үшін аэродинамикалық модельді жылдам құруға және симуляциялауға, сондай-ақ қайта конфигурацияланатын басқару жүйесін жасауға мүмкіндік береді.
There has been some research in using Digital DATCOM in conjunction with wind tunnel studies to predict aerodynamics of structurally impaired aircraft. Dr. Bilal Siddiqui at DHA Suffa University presented an approach to predict the nonlinear aerodynamics of a structurally damaged aircraft model based on the engineering level aerodynamic prediction methods, DATCOM. Raw results from the code provide good correlation with wind tunnel data at very low angles of attack, but accuracy deteriorates rapidly as the angle of attack increases. A new methodology is then proposed which combines the experimental results of healthy aircraft with the predicted aerodynamics of the damaged cases, to yield better correlation between experimental and predicted aerodynamic coefficients for damaged aircraft. Three damage configurations are studied at supersonic speeds. The methodology can be used to quickly generate aerodynamic model for damaged aircraft for simulation and reconfigurable control.