Обеспечение пилотов вертолетов наилучшей подготовкой к экстремальным ситуациям: это цель нового программного обеспечения для моделирования, разрабатываемого исследователями, работающими на кафедре вертолетных технологий ТУМ. Впервые вычислительный анализ в реальном времени будет реализован как для механики жидкости, так и для динамики полета. «До сих пор симуляторы полета не адекватно отражали реальность полета в непосредственной близости от крупных объектов», — говорит доктор Юрген Рауледер. "Проблема в том, что когда дело доходит до ветровых условий и реакции вертолета, существующие программы следуют жесткой схеме.
Это означает, что местные вариации и меняющиеся условия не принимаются во внимание, если только вся среда потока не известна заранее. . "Но именно непредвиденные воздушные потоки могут быть самыми опасными: например, движущееся судно вызывает турбулентность воздуха и внезапные локальные сдвиги скорости ветра, известные специалистам как «воздушный след корабля». Он постоянно меняется из-за воздействия волн и колеблющихся условий притока.
Кроме того, турбулентность возникает у палубы, мостика и других конструкций корабля. Когда вертолет приближается к кораблю, возникают помехи между этими воздушными потоками и потоком, создаваемым винтами. Условия у горного склона или рядом с высокими зданиями также сложны.
Во всех этих случаях на летные характеристики вертолета влияют сложные и перекрывающиеся аэродинамические эффекты.Стресс для пилотов и машинЧтобы справиться с такими ситуациями, требуется много навыков и практики, которые в настоящее время можно получить только через обучение на рабочем месте. Например, чтобы научиться приземляться на корабль в штормовом море, пилот-студент должен десятки раз повторить эту сложную ситуацию с опытным летным инструктором.
Это единственный способ получить необходимый опыт, позволяющий компенсировать сложное взаимодействие воздушных потоков за счет точно синхронизированной регулировки шага лопастей ротора.«Обычное обучение является дорогостоящим, рискованным и очень напряженным для пилотов-студентов. Оно также предъявляет высокие требования к самолету: поскольку первые попытки обычно приводят к довольно жесткой посадке, амортизаторы и шасси сильно страдают», — объясняет Рауледер.
Поля потока и динамика полета — все в одномЕго команда теперь разработала программу моделирования, которая объединяет механику потока и динамику полета в реальном времени: «Цифровая модель чрезвычайно гибкая и не зависит от сохраненных данных потока. Нам нужно только ввести внешние условия, такие как топография, глобальная скорость ветра. и тип вертолета. Во время моделирования наши алгоритмы используют эти данные для непрерывного вычисления поля взаимодействующих потоков в текущем местоположении виртуального вертолета », — поясняет инженер.
Новая программа также позволяет пилотам мгновенно «почувствовать» влияние местных воздушных потоков на вертолет. Это позволяет им опробовать эффекты своих управляющих движений в условиях отсутствия стресса: идеальная подготовка к мягкой посадке, которая легко выполняется на летательном аппарате. Потенциал этого метода привлек международный интерес, в том числе со стороны Управления военно-морских исследований США, которое предоставляет финансирование под эгидой своей программы фундаментальных исследований.Окончательный тест для авиасимуляторов: реальность
Исследователи TUM успешно подтвердили новое моделирование в реальном времени с помощью установленных эталонных моделей. Все, что осталось сделать, — это самая большая проверка: проверка реальности.
Чтобы выяснить, действительно ли виртуальные модели отражают морские условия, инженеры сотрудничают с исследователями из Военно-морской академии США, Университета Джорджа Вашингтона и Университета Мэриленда.Специалисты в Вашингтоне измерили потоки воздуха на корабле с помощью сотен датчиков.
Чтобы проверить динамику полета, команда TUM также будет использовать данные в полете, собранные Немецким аэрокосмическим центром (DLR). «Проверка моделей и тестирование нашей имитационной среды опытными пилотами на нашем исследовательском симуляторе чрезвычайно важны для наших разработок», — говорит Рауледер. «Это единственный способ гарантировать, что обучение на тренажере обеспечит пилотам-студентам оптимальную подготовку к тяжелым миссиям».