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Critical wake vortex encounter scenarios

机译:严重的尾流涡流遭遇场景

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摘要

Zur Untersuchung der Heftigkeit von Wirbelschleppen wurde eine simulationsbasierte Methode entwickelt. Dieser Beitrag beschreibt einen wichtigen Bestandteil dieser Methode: die Bestimmung der ungünstigsten (worst case) Einfiugbedingungen in die Wirbel schleppe. Die Kenntnis dieser Bedingungen gestattet eine Zeit- und Kostenreduzierung bei wirbelschleppenbezogenen Simulatorversuchen mit Piloten und ermöglicht gleichzeitig einen Vergleich der vom Wirbel ausgehgehenden Gefährdung für verschiedene Kombinationen voraus- und einfliegender Flugzeuge. Die Worst-Case-Bedingungen werden mit einer Offline-Simulation des Folgeflugzeugs bestimmt, die Modelle für die Wechselwirkung mit der Wirbelschleppe und für das Pilotenverhalten sowie Kriterien für die Gefährdung durch den Wirbel umfasst. Für die Steuerung der Simulation und die Worst-Case-Suche wird die Optimierungssoftware MOPS (Multi Objective Parameter Synthesis) verwendet. MOPS variiert die Geometrie des Wirbelschleppendurchflugs bis die Simulation die maximalen Kriterienweite für die Gefährdung durch den Wirbel liefert. Die Worst-Case-Bedingungen wurden für unterschiedliche Parameter untersucht. Der Einfluss der Höhe über Grund, des Kernradius' und der unterschiedlichen Modelle für das Wirbelgeschwindigkeitsprofil auf die von den Wirbelschleppen ausgehenden Gefährdung wurde dabei ermittelt. Um die Leistungsfähigkeit der Methode zu demonstrieren, wurde die Gefährdung von Wirbelschleppen zweier generierender Flugzeuge (heavy class) auf ein nachfolgendes 20 t Transportflugzeug verglichen. Die Anwendbarkeit der Methode wurde bestätigt und die ungünstigsten Einflugbedingungen berechnet.%A simulation-based method was developed to investigate the severity of Wake Vortex Encounters (WVEs). This paper describes an important part of this method: the determination of worst-case WVE conditions, which is referred to as Worst-Case Search (WCS). The WCS results permit to reduce time and costs of WVE severity related piloted simulator tests and allow the comparison of the hazard that vortices of different generator aircraft exert on a follower aircraft. The WCS is based on a high fidelity, offline simulation of the follower aircraft that includes the interacting wake vortex, a hazard criterion that rates the severity of each WVE, and a pilot model. It can be formulated as an optimisation problem that is solved with the optimisation tool MOPS (Multi Objective Parameter Synthesis). MOPS varies the encounter geometry until the simulation yields maximum values of the WVE hazard criterion. Worst-case encounter conditions for different parameters were investigated and sensitivity studies performed. The influence of the height above ground, the core radius, and the models for the wake vortex velocity profiles on the severity of a WVE was examined. To show the capability of the method, a comparison of the severity of a WVE behind two different heavy transport aircraft for a 20 t aircraft was made. The WCS method demonstrated its applicability and delivered the worst-case encounter geometry.
机译:开发了一种基于模拟的方法来研究涡旋的严重性。本文介绍了此方法的重要组成部分:确定最坏情况下在椎骨中的插入条件。了解这些条件可以节省与飞行员进行的与涡旋相关的模拟器测试的时间和成本,同时可以比较涡旋对飞机进出的不同组合所造成的危害。使用以下飞机的离线模拟确定最坏情况,该模拟包括与涡旋尾波相互作用和飞行员行为的模型,以及涡旋危害的标准。优化软件MOPS(多目标参数综合)用于控制仿真和最坏情况搜索。 MOPS会改变旋流拖网飞行的几何形状,直到模拟为旋流带来的危害提供最大标准为止。检查了最坏情况下的不同参数。确定了地面以上高度,芯半径和涡流速度曲线的不同模型对涡流迹线造成的危害的影响。为了证明该方法的性能,将两架发电飞机(重型)的涡旋拖曳风险与随后的20吨运输飞机进行了比较。确定了该方法的适用性,并计算了最不利的进入条件。%开发了一种基于模拟的方法来研究唤醒涡流遭遇(WVE)的严重性。本文介绍了该方法的重要组成部分:确定最坏情况的WVE条件,这称为最坏情况搜索(WCS)。 WCS的结果可以减少与WVE严重性相关的飞行员模拟器测试的时间和成本,并可以比较不同发电机飞机的涡流对跟随飞机造成的危害。 WCS基于跟随机的高保真度离线仿真,其中包括相互作用的尾流涡流,评估每个WVE严重性的危害标准以及飞行员模型。可以将其表述为可通过优化工具MOPS(多目标参数综合)解决的优化问题。 MOPS会改变遇到的几何形状,直到模拟得出WVE危险标准的最大值为止。研究了针对不同参数的最坏情况遇到条件,并进行了敏感性研究。考察了地面以上高度,芯半径和尾涡速度分布对WVE严重性的影响。为了显示该方法的能力,比较了20吨飞机在两架不同重型运输飞机后面的WVE严重性。 WCS方法证明了其适用性,并提供了最坏情况下遇到的几何形状。

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