Оптимизация траектории полета самолета с учетом воздействия атмосферной турбулентности и исследование влияния размеров самолета на динамику полета в турбулентной атмосфере

• Автор: Антонова, А.О.
• Шифр специальности: 05.07.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 149 c. : ил

Глава I. Математическая постановка задачи оптимального управления в динамике полета и методы её решения

§1. Постановка задачи оптимального управления

§2. Методы решения задачи оптимального

управления

§3. Уравнения-'движения самолета

Глава II. Построение функционала усталостной повреждаемости конструкции самолета, вызванной атмосферной турбулентностью и расчет оптимальных траекторий полета

§4. Методы расчета усталостной долговечности

при воздействии случайных нагрузок

§5. Математическая модель атмосферной турбулентности

§6. Построение функционала усталостной

повреждаемости

§7. Численные методы и алгоритмы оптимизации
траектории полета самолета
§8. Построение и анализ оптимальных траекторий
полета самолета
Глава III. Исследование влияния размеров самолета на спектральные плотности воздействия атмосферной турбулентности
§9. Спектральная плотность вертикальных порывов
ветра, усредненная по размаху крыла
§10. Дисперсия усредненных по размаху крыла
вертикальных порывов ветра
§11. Спектральная плотность коэффициента момента крена, обусловленного градиентом нормального ветра по размаху крыла

§12. Расчетные формулы для вычисления усредненных по размаху крыла спектральных плотностей
Глава IV. Вычисление дисперсии вертикальной перегрузки самолета и числа пересечений нулевого уровня перегрузки при учете неоднородности распределения случайных порывов ветра вдоль размаха крыла
§13. Асимптотические свойства усредненных по размаху крыла спектральных плотностей атмосферной турбулентности
§14. Влияние неравномерности распределения случайных порывов ветра вдоль размаха крыла на дисперсию вертикальной перегрузки
§15. Расчет числа пересечений нулевого уровня перегрузки, вызванной атмосферной турбулентностью
Заключение
Приложение I
Приложение
Литература

Турбулентные движения воздушных масс в атмосфере оказывают существенное влияние на полет самолета. Случайные порывы ветра, вызванные атмосферной турбулентностью, являются источниками дополнительных сил и моментов сил, действующих на самолет. Они приводят к возникновению возмущений траектории полета, усложняют процесс управления самолетом, создают нагрузки на элементы планера, которые вносят вклад в усталостную повреждаемость конструкции самолета и т.д. Поэтому исследования, направленные на изучение влияния атмосферной турбулентности на полет самолета, являются весьма актуальными и имеют важное прикладное значение с точки зрения обеспечения безопасности, эффективности и качества полета.
Целью настоящей работы являлось: анализ возможности экономии топлива и снижения усталостной повреждаемости конструкции планера самолета, вызванной воздействием атмосферной турбулентности, за счет оптимизации траектории полета; развитие метода приближенного описания влияния турбулентнэоти атмосферы на динамику полета самолета.
В работе были поставлены и решены следующие основные задачи:
- построение функционала усталостной долговечности элемента конструкции планера, связанной с атмосферной турбулентностью;
- составление алгоритма и программы для нахождения оптимальной траектории полета самолета;
- нахождение усредненных по размаху крыла спектральных плотностей вертикальных порывов ветра для корреляционной функции атмосферной турбулентности, описываемой формулой Н.Буллена;
- исследование повторяемости вертикальной перегрузки самолета с

в; (к-Ц/и^
(7.14)
Откуда:
(7.15)
а улучшенное управление <Лс находится по формуле
(Лбу (4) (7Л6)
Положительные коэффициенты ^ находятся экспериментальным путем. Их можно выбирать различными способами (см./4 4).
Приняв новое управление за порождающее, повторяем итерации. По мере приближения к экстремальному управлению приращения функционала уменьшаются по абсолютной величине. При этом возможно уменьшение величины для более точного отыскания экстремума. Отметим, что, хотя описанный метод требует большего объема вычислений, чем другие градиентные методы, он характеризуется простотой вычислительного алгоритма и улучшением сходимости последовательных приближений /± 4 /.
Вычислительный алгоритм осуществляется следующим образом:
1. При заданном управлении И0 (-Ь ) и заданных начальных условиях ОС (0 ) = Х0 , интегрируется система (7.1) и вычисляется функционал О/ •
2. Вычисляются вариации функционала, обусловленные новыми управлениями, даваемые формулой (7.13).
3. Строится новое управление по формуле:
Ц/ (Ь)