23929

مدلسازي و شبيه سازي پرواز هواپيما به منظور بررسي عملكرد موتور در شرايط پرواز

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1397-1399

17/12/1399

دكتر مرتضي منتظري

مهندسي مكانيك

كنترل فيدبك همواره يكي از قسمتهاي ضروري موتورهاي جت بوده است زيرا اينگونه موتورها روي/نزديك به محدوديتهاي مكانيكي يا دمايي خود كار مي كنند و از اين رو يكي از مباحث اصلي شبيه سازي توربين گاز به شمار مي رود. از طرف ديگر، با توجه به پاكت پروازي هواپيما، موتور نيز به تبع آن بايد در گستره وسيعي از نقاط كاري بتواند عملكرد مناسبي داشته باشد. در همين راستا، اين پژوهش به شبيه سازي پرواز يك هواپيماي تجاري به منظور بررسي عملكرد موتور توربوفن در شرايط پروازي اختصاص يافته است. بدين منظور، مدلسازي و شبيه سازي پرواز هواپيما به صورت خطي و غيرخطي در محيط سيمولينك براي 9 نقطه از پاكت پروازي صورت گرفته و درستي مدل غيرخطي صحت سنجي شده است. همچنين كنترلر خلبان خودكار براي انجام مانور افزايش و كاهش ارتفاع طراحي و روي مدل غيرخطي اعمال شده است. پس از آن مدل موتور توربوفن در نرم افزار Gasturb در نقاط كاري مختلف شبيه سازي و با استفاده از نتايج آن مدل وينر موتور در محيط سيمولينك به دست آمده است. در نهايت شبيه سازي تجميعي موتور و هواپيما به طور همزمان، براي انجام مانور مورد نظر صورت گرفته و رفتار ديناميكي و گذراي موتور در شرايط پرواز مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد كه رفتار هر دو سيستم (هواپيما و موتور) در تطابق خوب با عملكرد واقعي آنهاست و علاوه بر آن، اين مدل مي تواند به عنوان مبنايي براي توسعه بيشتر زيرسيستم هاي كنترلي موتور و هواپيما و همچنين شبيه سازي سخت افزار در حلقه مورد استفاده قرار گيرد.

1400/03/13

Modelling and Simulation of Aircraft Flight in Order to Study Performance of Engine in Flight Condition

1/1/1900 12:00:00 AM

Feedback control has always been an essentinal part of jet engines because they operate at or near their mechanical or aerothermal limitations and for that, it is one of fundamental subjects in simulating gas turbines. On the other hand, according to aircraft flight envelope, the engine consequently must have a good performance on a wide range of operating points. Along with these subjects, this study has been assigned to simulating flight of a transport jet aircraft in order to study performance of its turbofan engine in flight condition. To that end, modelling and simulating of the aircraft flight in linear and nonlinear form has been accomplished in Simulink for 9 point of flight envelope and the integrity of non linear model has been verified. Autopilot control for climb and descent maneuver designed and has been applied on nonlinear model. Afterwards, turbofan engine model for various operating point has been simulated in Gasturb, and then using results of the simulation, wiener model of the engine in Simulink derived. Finally, integrated simulation of engine and aircraft flight for accomplishment of the desired maneuver has been done simultaneously and dynamic and transient response of the engine in flight condition has been studied. Results are implying that the behavior of both systems (aircraft and engine) are in good conformity with their actual performance and moreover, this model can be used as a basis for developing control subsystems of engine and aircraft and hardware-in-the-loop simulations.

شبيه سازي تجميعي موتور و هواپيما , پاكت پروازي , خلبان خودكار , رفتار ديناميكي موتور در شرايط پرواز , مدل وينر موتور توربوفن , شبيه سازي توربين گاز

integrated simulation of engine and aircraft , flight envelope , autopilot , dynamic response of engine in flight condition , turbofan engine wiener model , gas turbine simulation