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State-Space Adaptation of Unsteady Lifting Line Theory: Twisting/Flapping Wings of Finite Span

机译：不稳定提升线理论的状态空间适应：有限跨度的扭曲/拍打翅膀

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摘要

In this paper, a low-order state-space adaptation of the unsteady lifting line model has been analytically derived for a wing of finite aspect ratio, suitable for use in real-time control of wake-dependent forces. Each discretization along the span has between 1-6 states to represent the local unsteady wake effects, rather than remembering the entire wake history which unnecessarily complicates controller design. Sinusoidal perturbations to each system degree of freedom are also avoided. Instead, a state-space model is fit to individual indicial functions for each blade element, allowing the downwash and lift distributions over the span to be arbitrary. The wake geometry is assumed to be quasi steady (no roll up) but with fully unsteady vorticity. The model supports time-varying surge (a nonlinear effect), dihedral, heave, sweep, and twist along the span. Cross-coupling terms are explicitly derived. This state-space model is then validated through comparison with an analytic solution for elliptic wings, an unsteady vortex lattice method, and experiments from the literature.
机译：在本文中，通过分析得出了有限长宽比机翼的非稳态升力线模型的低阶状态空间适应性，适用于实时控制与尾流有关的力。沿跨度的每个离散化都具有1-6个状态，以表示局部不稳定的唤醒效果，而不是记住整个唤醒历史记录，这会使控制器的设计不必要地复杂化。也避免了对每个系统自由度的正弦扰动。取而代之的是，状态空间模型适合于每个叶片元素的单独的独立功能，从而使跨度下冲和升力的分布是任意的。假定尾流的几何形状是准稳定的（没有卷起），但涡流完全不稳定。该模型支持随时间变化的波动（非线性效应），沿跨度的二面角，升沉，后掠和扭曲。交叉耦合项是明确推导的。然后，通过与椭圆机翼的解析解，非稳定涡旋格方法以及文献实验相比较，验证了该状态空间模型。

著录项

  • 来源
    《AIAA Journal》 |2017年第4期|1279-1294|共16页
  • 作者

    Izraelevitz Jacob S.; Zhu Qiang; Triantafyllou Michael S.;

  • 作者单位

    MIT, Dept Mech Engn, Cambridge, MA 02139 USA;

    Univ Calif San Diego, Dept Struct Engn, San Diego, CA 92093 USA;

    MIT, Dept Mech Engn, Cambridge, MA 02139 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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