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Digital DATCOM Forces and Moments

Digital DATCOM의 정적 및 동적 안정성 도함수를 사용하여 공기역학적 힘과 모멘트를 계산합니다.

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라이브러리:
Aerospace Blockset / Aerodynamics

설명

Digital DATCOM Forces and Moments 블록은 Digital DATCOM의 공기역학적 계수를 사용하여 공기역학적 힘과 무게 중심을 기준으로 한 모멘트를 계산합니다.

Digital DATCOM Forces and Moments 블록의 포트 레이블은 Units 목록에서 선택한 입력 및 출력 단위에 따라 달라집니다.

예제

경량 항공기 설계

경량 항공기 설계를 통해 항공기 설계에 수반되는 기술·공정상의 과제를 해결합니다.

• 라이브 스크립트 열기

제한 사항

• Digital DATCOM Forces and Moments 블록은 1976년 버전의 DATCOM인 Digital DATCOM만 지원합니다.

• Digital DATCOM의 운영상 제한 사항은 Digital DATCOM structure 파라미터에 포함된 데이터에 적용됩니다. Digital DATCOM의 제한 사항에 대한 자세한 내용은 참고 문헌 [1]의 2.4.5절을 참조하십시오.

• Digital DATCOM structure 파라미터인 alpha, mach, alt, grndht 및 delta는 Digital DATCOM Forces and Moments 블록과 함께 사용하려면 순단조 증가해야 합니다.

• Digital DATCOM structure 계수는 Digital DATCOM Forces and Moments 블록과 함께 사용될 절점(alpha, mach, alt, grndht 및 delta)의 차원과 일치해야 합니다.

포트

입력

Port_1 — 받음각

스칼라

받음각으로, 스칼라로 지정됩니다.

데이터형: double

Port_2 — 옆미끄럼각

스칼라

옆미끄럼각으로, 라디안 단위의 스칼라로 지정됩니다.

데이터형: double

Port_3 — 마하 수

스칼라

마하 수로, 스칼라로 지정됩니다.

데이터형: double

Port_4 — 고도

스칼라

고도로, 선택한 길이 단위의 스칼라로 지정됩니다.

데이터형: double

Port_5 — 동적 압력

스칼라

동적 압력으로, 선택한 압력 단위의 스칼라로 지정됩니다.

데이터형: double

Port_6 — 속도

3-요소 벡터

속도로, 선택된 속도 단위와 선택된 힘 축에서의 3-요소 벡터로 지정됩니다.

데이터형: double

Port_7 — 받음각 속도

스칼라

받음각 속도로, 라디안/초 단위의 스칼라로 지정됩니다.

종속성

Digital DATCOM의 입력 단자에 DAMP Control Card를 연결했을 때 표시됩니다.

데이터형: double

Port_8 — 바디 각속도

3-요소 벡터

바디 각속도로, 초당 라디안 단위의 3-요소 벡터로 지정됩니다.

종속성

Digital DATCOM의 입력 단자에 DAMP Control Card를 연결했을 때 표시됩니다.

데이터형: double

Port_9 — 지면 높이

스칼라

지면 높이로, 선택된 길이 단위의 스칼라로 지정됩니다.

종속성

Digital DATCOM의 입력에 GRNDEF Namelist가 사용될 때 나타납니다.

데이터형: double

Port_10 — 조종면 편향

스칼라

제어면의 편향각으로, 라디안 단위의 스칼라로 지정됩니다.

종속성

Digital DATCOM의 입력으로 ASYFLP 또는 SYMFLP 및 GRNDEF 네임리스트가 사용될 때 나타납니다.

데이터형: double

출력

Port_1 — 무게 중심에서의 공기역학적 힘

3-요소 벡터

무게 중심에서의 공기역학적 힘으로, 선택된 좌표계에서의 3-요소 벡터로 반환됩니다: 바디(F, F_{y x}, F_z) 또는 풍향(F_D, F_y, F_L).

데이터형: double

Port_2 — 무게 중심에서의 공기역학적 모멘트

3-요소 벡터

무게 중심에서의 공기역학적 모멘트로, 3-요소 벡터(M_x, M_y, M_z)의 바디 좌표로 반환됩니다.

데이터형: double

파라미터

Units — 단위

Metric (MKS) (디폴트 값) | English (Velocity in ft/s) | English (Velocity in kts)

입력 및 출력 단위는 다음과 같이 지정됩니다:

단위	힘	모멘트	길이	속도	압력
Metric (MKS)	뉴턴	뉴턴- 미터	미터	초당 미터	파스칼
English (Velocity in ft/s)	파운드	피트-파운드	피트	초당 피트	제곱인치당 파운드
English (Velocity in kts)	파운드	피트-파운드	피트	노트	제곱인치당 파운드

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: units

유형: 문자형 벡터

값: 'Metric (MKS)' | 'English (Velocity in ft/s)' | 'English (Velocity in kts)'

디폴트 값: 'Metric (MKS)'

Digital DATCOM structure — Digital DATCOM 데이터 구조

factstruct{1} (디폴트 값) | 구조체

디지털 DATCOM 데이터를 포함하는 MATLAB^® 구조체입니다. 이 구조체는 datcomimport 함수에 의해 생성됩니다. 생성된 출력 파일에 동적 미분값을 포함시키려면, damp 키워드와 함께 datomimport 함수를 호출하십시오.

디지털 DATCOM 구조 생성 방법에 대한 자세한 내용은 USAF Digital DATCOM 파일에서 가져오기 항목을 참조하십시오. 이 예제는 Aerospace Toolbox 소프트웨어를 사용하여 미국 공군(USAF)의 Digital DATCOM 파일을 MATLAB 환경으로 가져오는 방법을 보여줍니다.

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: dcase

유형: 문자형 벡터

값: factstruct{1} | 구조체

디폴트 값: factstruct{1}

Force axes — 공기역학적 힘에 대한 좌표계

Body (디폴트 값) | Wind

공기역학적 힘에 대한 좌표계로, Body 또는 Wind로 지정됩니다.

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: fmode

유형: 문자형 벡터

값: 'Body' | 'Wind'

디폴트 값: 'Body'

Interpolation method — 보간법

None - flat (디폴트 값) | Linear

보간 방법으로, None (flat) 또는 Linear로 지정됩니다. 이 블록은 보간법을 사용하여 Digital DATCOM structure의 정적 및 동적 안정성 계수를 보간합니다.

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: imethod

유형: 문자형 벡터

값: 'None (flat)' | 'Linear'

디폴트 값: 'None (flat)'

Extrapolation method — 외삽법

None - clip (디폴트 값) | Linear

외삽법으로, None (clip) 또는 Linear로 지정됩니다. 이 블록은 외삽법을 사용하여 Digital DATCOM structure의 정적 및 동적 안정성 계수를 외삽합니다.

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: emethod

유형: 문자형 벡터

값: 'None (flat)' | 'Linear'

디폴트 값: 'None (flat)'

Process out-of-range input — 범위를 벗어난 입력 처리

Clip to Range (디폴트 값) | Linear Extrapolation

범위를 벗어난 입력 동작인 Linear Extrapolation 또는 Clip to Range를 처리합니다.

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: rmethod

유형: 문자형 벡터

값: 'Clip to Range' | 'Linear Extrapolation'

디폴트 값: 'Clip to Range'

Action for out-of-range input — 범위를 벗어난 블록의 동작

None (디폴트 값) | Warning | Error

범위를 벗어난 블록의 동작으로, 다음과 같이 지정됩니다:

동작	설명
None	아무런 조치를 취하지 않습니다.
Warning	진단 뷰어에 경고가 표시되고 모델 시뮬레이션이 계속됩니다.
Error (디폴트 값)	진단 뷰어에서 오류가 발생하여 모델 시뮬레이션이 중지됩니다.

프로그래밍 방식 사용

블록 파라미터: action

유형: 문자형 벡터

값: 'None' | 'Warning' | 'Error'

디폴트 값: 'Warning'

알고리즘

힘과 모멘트를 계산하는 알고리즘은 Digital DATCOM structure 파라미터에 포함된 데이터를 바탕으로 전체 공기역학적 힘과 모멘트(F 및 M)를 산출합니다:

F = F static + F dyn

(1)

M = M static + M dyn

(2)

F_static과 M_static은 공기역학적 계수에 대한 정적 기여도를, F_dyn과 M_dyn은 동적 기여도를 나타냅니다. Digital DATCOM structure 파라미터에 동적 특성이 포함되어 있지 않은 경우, 해당 특성의 기여도는 0으로 설정됩니다.

정적 안정성 특성

정적 안정성 특성에는 다음이 포함됩니다.

계수	의미
C D	항력 계수 행렬. 이 계수들은 후방 방향 하중의 경우 양의 값으로 정의됩니다.
C L	양력 계수 행렬. 이 계수들은 상향 하중의 경우 양의 값으로 정의됩니다.
C m	피칭 모멘트 계수의 행렬. 이 계수들은 기수가 위로 향하는 회전 시 양의 값으로 정의됩니다.
C Yβ	옆미끄럼각에 대한 측면력 계수의 도함수 행렬
C nβ	옆미끄럼각에 대한 요 모멘트 계수의 도함수 행렬
C lβ	옆미끄럼각에 대한 롤링 모멘트 계수의 도함수 행렬

다음은 안정성 좌표축에서 공기역학적 계수에 기여하는 정적 요인들입니다.

C D static = C D

(3)

C y static = C Yβ β

(4)

C L static = C L

(5)

C l static = C lβ β

(6)

C m static = C M

(7)

C n static = C nβ β

(8)

동적 안정성 특성

동적 안정성 특성에는 다음이 포함됩니다.

계수	의미
C Lq	피치 속도에 따른 양력 도함수의 행렬
C mq	피치 속도에 따른 피치 모멘트 도함수의 행렬
C Ldα/dt	받음각 속도에 따른 양력 도함수의 행렬
C mdα/dt	받음각 속도에 따른 피칭 모멘트 도함수의 행렬
C lp	롤 속도에 따른 롤링 모멘트 도함수의 행렬
C Yp	롤 속도에 따른 횡방향 힘 도함수의 행렬
C np	롤 속도에 따른 요잉 모멘트 도함수의 행렬
C nr	요 속도에 따른 요잉 모멘트 도함수의 행렬
C lr	요 속도에 따른 롤링 모멘트 도함수의 행렬

다음은 안정성 좌표축에서 공기역학적 계수에 미치는 동적 기여도입니다.

$$\begin{array}{l}{C}_{\text{D}}{}_{\text{dyn}}=0\\ C_{\text{y}}{}_{\text{dyn}}=C_{\text{yp}}p(b_{\text{ref}}/2V)\\ C_{\text{L}}{}_{\text{dyn}}=(C_{\text{L}}{}_{q}q+C_{L\dot{\alpha }}\dot{\alpha })(c_{\text{bar}}/2V)\\ C_{\text{l}}{}_{\text{dyn}}=(C_{\text{lp}}p+C_{\text{lr}}r)(b_{\text{ref}}/2V)\\ C_{\text{m}}{}_{\text{dyn}}=(C_{\text{mq}}q+C_{\text{m}}{}_{\dot{a}}\dot{a})(c_{\text{bar}}/2V)\\ C_{\text{n}}{}_{\text{dyn}}=(C_{\text{np}}p+C_{\text{nr}}r)(b_{\text{ref}}/2V)\end{array}$$

참고 문헌

[1] The USAF Stability and Control Digital Datcom, AFFDL-TR-79-3032, 1979.

[2] Etkin, B., and L. D. Reid. Dynamics of Flight Stability and Control, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 1996.

[3] Roskam, J. "Airplane Design Part VI: Preliminary Calculation of Aerodynamic, Thrust and Power Characteristics", Roskam Aviation and Engineering Corporation, Ottawa, Kansas: 1987.

[4] Stevens, B. L., and F. L. Lewis. Aircraft Control and Simulation, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 1992.

확장 기능

C/C++ 코드 생성
Simulink® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

버전 내역

R2006b에 개발됨

참고 항목

Aerodynamic Forces and Moments | datcomimport

도움말 항목

• USAF Digital DATCOM 파일에서 가져오기