沿飞行器飞行路径的风况测量

1.沿着定位器梁的风速分量与机场距离的函数关系

       沿着飞行路径的典型速度曲线如图1所示。飞行方向从右到左。 x轴是距离机场的海里距离。起初(曲线的右端)风况非常规律,几乎恒定的正面水平风。然而,当热线进入峡湾时,U分量反转并产生剧烈的湍流,在垂直W分量的方向上也存在剧烈的波动(等比例放大后几乎相当于±10m / s)。这些情况持续到距离跑道约1.5海里的坠机地点。随后飞行模拟器的后续测试证实,在这些风力条件下,飞机几乎没有机会安全着陆。

实验设备和过程

       按照1:1500比例缩放得到的机场周围地形模型被放置在DMI的风洞中,该风洞具有非常宽的边界层(13.6m x 1.7m测试区,最大速度7 m / s)。该模型按照风洞的方向布置,风速根据事故当天的气象观测进行调整。飞机由三维热线代表,由一个带有伺服电机的位移机构带动热线移动4m的长度(实际相当于6km)。

       在进行热线测量之前,可通过在飞行路径中放置簇状线来可视化流动。然后在没有风的条件下驱动热线“飞行”以得到位移机构振动对测量速度的影响。同时,根据位移机构的速度对热线的平均速度进行校核。

       实验以多个相同的流量条件进行,风洞速度与热线速度的比率为1:3的固定比率(风洞:1.3m / s; 热线:4m / s)。对应实际风速20m/s和约为200km/h的飞行速度。由位移机构触发数据采集并持续1s,每次飞行得到约2,500个速度样本。

       针对每次飞行都计算了基于飞机坐标系中的风速分速度U,V和W。合成速度由转换的热线信号减去位移机构的速度得到。结果表示为10次相同实验的U,V和W的平均值与距机场的距离的函数。实验分别执行了三组,一组探头方向位于安装梁中,另外两组偏离安装梁±5°。

测量结果

       本文涉及用3D热线风速仪调查导致1996年北大西洋法罗群岛飞机坠毁的风况。事故发生时,飞机正驶向靠近峡湾的机场,航线两侧都是陡峭的山脉。在侧风条件下,峡湾类似于一个空腔,且经常出现剧烈的湍流。

       实验由丹麦Lyngby的丹麦海事研究所(DMI)负责,通过使用Dantec Dynamics的StreamLine CTA系统在机场周围地形模型上沿飞机飞行路径进行测量,旨在重建坠机前的几分钟内飞机上的风载荷,并将此信息输入飞行模拟器进行进一步调查。

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