Новые методы в настройке ПФМ

Так как Як-52 не очень подходит для каких-нибудь боевых симуляторов, то на его примере можно показать, как происходит сейчас настройка модели по результатам летного эксперимента.

(огромное спасибо Косте Боровику и клубу "Первый полет"!)

В первый раз мы приоткрываем завесу над тем, как совмещаются на одном графике количественные параметры, измеренные в полете, и полученные из виртуальных испытаний модели.

Первый пост будет про скорость крена.

Это был тест на чистую элеронную бочку с максимальным отклонением элеронов , начатую на кабрировании, чтобы успеть сделать 3-4 оборота и закончить максимально быстрым возвращением ручки в нейтраль. Надо сказать, что виртуальная серия бочек была закончена немного с перекомпенсацией, а реальная - наоборот.

Атмосферные условия в симуляторе были поставлены соответствующие реальному тесту, и тест выполнялся на той же высоте, что и в реале, естественно.

Тест перекрестно позволяет определить начальное ускорение (момент инерции против эффективности элеронов). установившуюся скорость вращения (демпфирующий момент крыла и эффективность элеронов), а также демпфирование крена (момент инерции и демпфирование крыла). Дополнительно определяется величина, пропорциональная т.н. спиральному коэффициенту, как отношение скорости крена к приборной скорости. В спиральный коэффициент входит скорость воздушная истинная и размах крыла, правда особой нужды его определять у нас нет.

Для тех, кто никогда не имел дело с измерениями в реальных условиях, сообщаю, что высокочастотная синусоида на кривой скорости крена - это вибрация (можно отфильтровать, но не хотелось вносить фазовые искажения и задержки фильтра, глаз и так хорошо фильтрует).

Хорошо видно, что угловое ускорение в DCS очень хорошо совпадает c реальным тестом (Фиг 4). Остановка тоже очень похожа с учетом разного управления в обоих тестах.

С учетом того, что ввод выполнялся с разным тангажом (очень трудоемко подбирать соответствующий реальному эксперименту) зависимость скорости от времени в процессе выполнения бочки несколько отличались, поэтому для сравнения результатов целесообразно отнести скорость крена к скорости (Фиг 2).

Интересно, что у реального самолета заметен небольшой наклон полученной величины (см. линию тренда) Можно предположить, что с увеличением скорости причиной могут быть упругость проводки или /и аэроупругие явления. Поскольку эта величина реально видна только на графике и на глаз абсолютно незаметна, моделировать эти блохи вряд ли стоит.

Хочу подчеркнуть, что данные результаты не финальные, а самые что ни на есть рабочие, поэтому к финалу что-то может немного и измениться. А может и нет.

P.S. Низкочастотная синусоида с частотой вращения самолета на записи скорости крена - скорее всего следствие того, что ось Х датчика не была точно выравнена с осью Х самолета.

Рисунки тут

https://forums.eagle.ru/showthread.php?t=203148

Продолжение.

Пружинки и масло

На форумах периодически вспыхивают дискуссии о том, как самолет должен вести себя в боковом движении (крен и рысканье совместно). Одни доказывают, что самолет должен "сидеть в потоке плотно", другие, что должен колебаться согласно физическим основам своего движения.

Естественно, что правы вторые - движение самолета вокруг центра масс по рысканью (и по углу атаки, кстати) эквивалентно подвешенной на пружинке массе, погруженной в некую жидкость.

Роль пружинки выполняет статический аэродинамический момент, стремящийся убрать угол скольжения; масса (инертность) - это момент инерции самолета; жидкость (масло) - это демпфирующий аэродинамический момент из-за дополнительного угла атаки на вращающихся элементах планера.

Все жалобы на "колеблющиеся самолеты" обычно проистекают от двух причин. Перавя причина - сознание пилота отбирает основную информацию и отбрасывает второстепенную, и малые колебания по рысканью, например, после резкой остановки вращения по крену просто не воспринимаются. Вторая причина - неправильно настроенные параметры модели - период и затухание колебаний.

Обычно эти параметры, включаемые в документы по самолету, получаются в летных экспериментах для свободного управления. В симуляторе свободное управление не моделируется, поэтому интерес представляют эти же параметры, снятые для зафиксированного управления. Известно, кстати, что коэффициент демпфирования обычно отличается раза в два для этих случаев.

Тем не менее, пользуясь возможностями для измерения непосредственно на самолете, мы провели эксперимент на импульсы педалями на скоростях 200 и 270 км/ч. При этом педали после начала свободного движения удерживались в нейтральном положении.

Графики , на которых совмещены результаты реально и виртуального теста,приведены ниже (на самом деле - в английской ветке). Графики опять же не финальные - период колебаний отличается не более 2%, затухание (отношение амплитуд соседних периодов) не более, чем на 15%. Последний параметр легко подкрутить в угоду бухгалтерам и пуристам...

Несколько комментариев к графику. wX из реально теста оставлена на графике, хотя запись этого параметра в эксперименте далека от совершенства. Первая причина - это упомянутое выше несовпадение оси датчика и самолета. Вторая - по всей видимости неконтролируемые движения ручкой по крену, пока пилот боролся с педалями. Дело в том, что wX по теории должна представлять собой такую же синусоиду, но сдвинутую на 90 градусов (см. виртуальный эксперимент, в котором не надо бороться с силами на педалях и испытывать ускорения). Тем не менее, начальный участок показывает достаточно хорошее согласие между реальным и виртуальным экспериментом.

Еще один параметр, характеризующий поведение самолета в боковом движении - это отношение угловых скоростей крена и рысканья. На графиках видно, что это соотношение достаточно близко в обоих тестах несмотря на обстоятельства, упомянутые выше.

Еще интересно сравнить данные из книги с нашим экспериментом.

Сразу видно, что в книге данные, снятые точно со свободным управлением - затухание 2 против 4 в нашем опыте. Период колебаний практически тот же, по отношению угловых скоростей тоже видим похожие результаты.

Вот бы все самолёты, что вы моделируете были так же доступны для тестов, как 52-й.

Не нерешаемая проблема. По крайней мере для тех, что в TFC.

К сожалению, ни разу не пилотировал ЯК-52. Но вот на Моране, Коммандоре в полёте присутствует некое подобие голландского шага, по характеру похожего на полёт вертолёта. Самолёт в полёте, при наличии тяги, водит носом немного по рысканию.

На ЯК-12 такого эффекта нет.

Вопрос: есть ли такой эффект на ЯК-52 и будете ли его моделировать?

Эффект сам по себе не моделируется. Эффект вызывает определенная комбинация физических параметров самолета, в данном случае повышенное отношение поперечной устойчивости к путевой. У Як-52, скорее, обратная тенденция, т.е. поперечная устойчивость у него пониженная. Як-18Т, насколько я помню, тоже не казался склонным к голландскому шагу, кстати.

"Естественно, что правы вторые - движение самолета вокруг центра масс по рысканью (и по углу атаки, кстати)"

 

Можно записать график колебаний по УА и значений угла наклона траектории, при кратковременном (доли секунды) импульсе РВ: на себя-от себя, скорость 300 км/ч? Типа такого (прилож.)

А то у нас между собой есть разногласия по поводу возможности заброса УА до 10 гр. с возвратом к исходному УА без существенного (заметного) изменения угла наклона траектории.

Ну вообще-то это все легко считается. Даже без эксперимента. Если у вас есть запись перегрузки, и можно принять изменение скорости за интересующий нас короткий промежуток незначительным, то интегрированием перегрузки по времени вы получаете искомое отклонение траектории от исходной.

Да, спасибо большое за интересные данные про будущий ЯК-52. Я бы предложил Вам такой формат: есть широко известная в узких кругах настольная книга каждого Досаафовца: "Практическая аэродинамика ЯК-52". Там есть много графиков. Вы бы могли постепенно показывать, как ваша модель соотносится с теми данными, что есть в этой книжке.

Вся беда в том, что к данным из этой книги надо относится с известной долей скепсиса и проверять. Есть абсолютно противоречащие друг другу и курсу ВКП(б) данные, не указываются условия, для которых эти графики и цифры и т.п. С другой стороны, по многим вещам, например по балансировочным кривым есть полное совпадение Кстати, можно посмотреть во втором посте, со всеми оговорками соотносится же - смотрите на копию графиков - она из книги.