Oscylacje podłużne

[Market]

Witajcie

 

Do mojego Volantex ASW-28 założyłem sobie wariometr i wysokościomierz z telemetrią. I po przeglądnięciu logów okazało się coś takiego:

 

 

Na wykresie spokojny lot pod górkę na silniku, a potem spokojne szybowanie bez silnika.

Widać wyraźnie oscylacje prędkości pionowej (V) i odpowiadające im falowanie wysokości (H). Każda kropka na wykresie to jedna sekunda, czyli oscylacje mają okres ok. 6 sekund. Co ciekawe nie zauważyłem tego wcześniej gołym okiem.

Nie jest to wpływ silnika, bo występuje i w locie na silniku i w locie szybowym. I nie jest to wpływ zasilania czy elektroniki, bo po wylądowaniu, jak szybowiec leży na trawie, to oscylacje znikają.

 

Czy ktoś wie co to może być i jak się tego pozbyć?

 

[Andrzej Klos]

Sa to prawdopodobnie drgania podluzne tzw phugoid:

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Phugoid

 

https://www.youtube.com/watch?v=9DnSG4H2UjE

 

https://www.youtube.com/watch?v=qszrrd_y5ak

 

Jest tego pelno na Internet.

 

Wyglada na to, ze w modelu brakuje damping (tlumienie).

 

 

[Market]

Celowałem w oscylacje krótkookresowe, ale one przebiegają praktycznie bez zmiany toru lotu i są silnie tłumione. Myślałem też o fugoidach, ale mi nie pasowało, bo wyczytałem, że ich okres sięga kilkudziesięciu sekund. Dopiero link, który Andrzeju wskazałeś wyjaśnił, że im latadło mniejsze, tym okres krótszy - w rozmiarze microlight może wynosić 15-25 sekund, więc w jeszcze mniejszym i latającym wolniej modelu faktycznie może być nawet te 6 sekund.

 

13 godzin temu, Andrzej Klos napisał:

Wyglada na to, ze w modelu brakuje damping

 

Teraz pytanie: gdzie to dumping mogę kupić i jak to zamontować. Oczywiście żart Ale tak serio, to jak zwiększyć to tłumienie?

Pod wskazanymi linkiem zdziwiła mnie informacja, żeby przesunąć ŚC do tyłu kosztem zmniejszenia zapasu stateczności statycznej. Dziwne to dla mnie, bo mi się nie zgadza, że zmniejszenie stateczności statycznej zwiększy (polepszy) stateczność dynamiczną.

[Andrzej Klos]

Godzinę temu, Market napisał:

Teraz pytanie: gdzie to dumping mogę kupić i jak to zamontować. Oczywiście żart Ale tak serio, to jak zwiększyć to tłumienie?

Pod wskazanymi linkiem zdziwiła mnie informacja, żeby przesunąć ŚC do tyłu kosztem zmniejszenia zapasu stateczności statycznej. Dziwne to dla mnie, bo mi się nie zgadza, że zmniejszenie stateczności statycznej zwiększy (polepszy) stateczność dynamiczną.

 

Kiedy projektowalem swoj motoszybowiec (prawdziwy tzn 15m rozpietosc) przeszedlem bardzo dokladnie przez wyprowadzenie rownan i napisalem arkusz w MathCad do rozwiazywania rownan na phugoid.  Ale to bylo 15 lat temu i bede musial sobie przypomniec.  Korzystalem z ksiazki Robert C Nelson "Flight Stability and Austomatic Control".  Rownania wygladaja zabojczo na pierwszy rzut oka ale nie bylo tak zle.  Trzeba tylko miec nastepna ksiazke Fred Smetana, "Stability and control derivatives".  Zajmuje to duzo czasu ale pomaga zrozumiec zagadnienie.  Ta analiza pozwolila mi potwierdzic, ze J1 Przasniczka jest niestabilna wokol wszystkich 3 osi.

Nie mam juz programu MathCad na komputerze

 

Zdaje sie, ze XFLR5 liczy phugoids wiec moze zobacz, trzeba tylko znalesc momenty bezwladosci kadluba skrzydel i usterzen, nie jest to az takie trudne.  Pewnie powiekszenie statecznika wysokosci poprawi tlumienie ale teraz strzelam w ciemno, poczytam jeszcze raz.

 

Dziwie sie, ze amplituda drgan wyszla za 20m??

[Market]

43 minuty temu, Andrzej Klos napisał:

Dziwie sie, ze amplituda drgan wyszla za 20m??

Eeee nie. Lewa oś pionowa jest dla wysokości. A dla prędkości pionowej jest oś po prawej. Wahania prędkości pionowej były ± 1 m/s. Falowanie wysokości było praktycznie niezauważalne gołym okiem z pozycji sterowania z ziemi.

Zagadnienie rozumiem, bo miałem to na studiach. Ze 30 lat temu Tylko wtedy oscylacje kompensowaliśmy aktywnymi systemami sterującymi. I nie pamiętam jakie czynniki wpływają na tłumienie fugoid. Nie mam presji na precyzyjne wyliczenie tego zjawiska w moim przypadku. Chodzi mi o metody, którymi mogę zminimalizować zjawisko. Resztę pewnie dobiorę eksperymentalnie.

[stan_m]

Zarejestrowane oscylacje nie muszą oznaczać drgań mechanicznych a mogą wskazywać na tzw. błąd pomiaru. Chodzi o podawanie ciśnienia całkowitego i ciśnienia statycznego z rurki Pitota zamontowanej na wiotkiej piankowej konstrukcji modelu szybowca. Ciśnienie dynamiczne (prędkościomierz) jako różnica tych ciśnień jest bardzo "wrażliwe" na drgania rurki Pitota. Trochę mniej Jest wrażliwy wysokosciomierz (ciśnienie statyczne). Analogowe przyrządy lotnicze mają dużą bezwładność (mechaniczny układ wskaźników) i niwelują te drgania tak, że wskazówki stoją w miejscu. Co innego elektronika, która rejestruje wszystko bo ma tak skonstruowany tor pomiarowy. Ogólnie jeżeli pilot się nie skarży to jest OK i nie ma co na siłę poprawiać.

[Andrzej Klos]

18 godzin temu, Market napisał:

Eeee nie. Lewa oś pionowa jest dla wysokości. A dla prędkości pionowej jest oś po prawej. Wahania prędkości pionowej były ± 1 m/s. Falowanie wysokości było praktycznie niezauważalne gołym okiem z pozycji sterowania z ziemi.

Zagadnienie rozumiem, bo miałem to na studiach. Ze 30 lat temu Tylko wtedy oscylacje kompensowaliśmy aktywnymi systemami sterującymi. I nie pamiętam jakie czynniki wpływają na tłumienie fugoid. Nie mam presji na precyzyjne wyliczenie tego zjawiska w moim przypadku. Chodzi mi o metody, którymi mogę zminimalizować zjawisko. Resztę pewnie dobiorę eksperymentalnie.

 

16 godzin temu, stan_m napisał:

Zarejestrowane oscylacje nie muszą oznaczać drgań mechanicznych a mogą wskazywać na tzw. błąd pomiaru. Chodzi o podawanie ciśnienia całkowitego i ciśnienia statycznego z rurki Pitota zamontowanej na wiotkiej piankowej konstrukcji modelu szybowca. Ciśnienie dynamiczne (prędkościomierz) jako różnica tych ciśnień jest bardzo "wrażliwe" na drgania rurki Pitota. Trochę mniej Jest wrażliwy wysokosciomierz (ciśnienie statyczne). Analogowe przyrządy lotnicze mają dużą bezwładność (mechaniczny układ wskaźników) i niwelują te drgania tak, że wskazówki stoją w miejscu. Co innego elektronika, która rejestruje wszystko bo ma tak skonstruowany tor pomiarowy. Ogólnie jeżeli pilot się nie skarży to jest OK i nie ma co na siłę poprawiać.

 

Staszek moze miec racje bo wahania wydaja sie byc duze jak na model.

[Market]

16 godzin temu, stan_m napisał:

z rurki Pitota zamontowanej na wiotkiej piankowej konstrukcji

 

Nie nie. Tu nie ma pomiaru prędkości i nie ma rurki Pitota i nie ma żadnego dajnika ciśnienia zamontowanego na piankowej drgającej konstrukcji. Tylko pomiar ciśnienia statycznego.

Poza tym tu jest okres ok. 6 sekund - za dużo jak na jakieś drgania czujnika ciśnienia. Co najwyżej, gdyby jakieś drgania faktycznie były, to może być sprzężenie częstotliwości tych drgań z częstotliwością logowania. Więc spróbuję zwiększyć częstotliwość logowania, to wyeliminuję ewentualne sprzężenie.

 

16 godzin temu, stan_m napisał:

jeżeli pilot się nie skarży to jest OK

 

Pilot przyciśnięty w śledztwie zeznał, że jest bliski puszczenia pawia, ale siedział cicho, bo mu było wstyd, żeby nie wyjść na miękiszona.

A tak serio to skoro takie zjawisko występuje to znaczy, że jest coś nie tak i może to wyjść w najbardziej niesprzyjających okolicznościach, np. lądowanie pod górkę i akurat faza większego opadania.

 

19 godzin temu, Market napisał:

Pod wskazanymi linkiem zdziwiła mnie informacja, żeby przesunąć ŚC do tyłu kosztem zmniejszenia zapasu stateczności statycznej.

 

Pogrzebałem jeszcze po necie i faktycznie znalazłem analizy oscylacji krótkookresowych i fugoid w zależności od położenia ŚC. I faktycznie przesunięcie ŚC do tyłu wydłuża okres oscylacji i zwiększa tłumienie fugoid. Poeksperymentuję i sprawdzę co to daje. Będzie trochę nerwowszy, ale i bardziej czuły na termikę.

[jarek_aviatik]

23 godziny temu, Andrzej Klos napisał:

 

Zdaje sie, ze XFLR5 liczy phugoids wiec moze zobacz, trzeba tylko znalesc momenty bezwladosci kadluba skrzydel i usterzen, nie jest to az takie trudne.  Pewnie powiekszenie statecznika wysokosci poprawi tlumienie ale teraz strzelam w ciemno, poczytam jeszcze raz.

 

Tak XFLR5 liczy oscylację fugoidalną (są to MODE 3 i MODE 4)

Tu może być problemem korelacja położenia SC z dekalażem, czyli na jakim kącie natarcia ustawia się model podczas lotu. Dodatkowo niska masa modelu.

 

Tu są dwa wykresy MODE 4

 

Wykres niebieski dla SC bardziej z przodu - 15% zapasu stateczności

Drugi dla SC bardziej z tyłu - 5% zapasu stateczności.

 

Przy pierwszym (niebieskim) model ustawia się w locie na kącie natarcia +0,8 st.

Drugi n 2,2 st.

 

Pytanie, czy faktycznie model się tak zachowywał, czy tylko czujnik wariuje?

Wg mnie model ma stałą amplitudę drgań fugoidalnych - ten skok, to mogło być jakieś jakieś duszenie.

Jeśli nie poprawi się po zmianie położenia SC, można spróbować regulować dekalaż trymerem, ale wcześniej trzeba określić zapas stateczności podłużnej.

[Andrzej Klos]

W dniu 21.08.2021 o 16:36, Market napisał:

 

Więc spróbuję zwiększyć częstotliwość logowania, to wyeliminuję ewentualne sprzężenie.

 

 

Dobry pomysl.

[Market]

Dział Prób w Locie potwierdza prawidłowość pomiarów.

Większa częstotliwość logowania dała identyczne, a nawet bardziej przecyzyjne wyniki. Oscylacje o okresie ok. 6,8 sekundy, a na klapach ok. 5,1 sekundy i minimalnie mniejsza amplituda.

Kiwanie potwierdzone kamerą pokładową, więc to nie jest błąd pomiaru czy wibracje czujnika.

Dekalaż raczej jest optymalny, bo po wytrymowaniu do spokojnego szybowania SW praktycznie jest równo ze statecznikiem. Ale może wytrymowana prędkość jest za mała? Starałem się trymować na najmniejsze opadanie. Spróbuję jeszcze trymowania na stromszy tor lotu i większą prędkość.

[Andrzej Klos]

To bardzo ciekawe.  Na "wlasne oczy" widzialem to tylko kilkanascie lat temu w modelu latajacego skrzydla na zboczu ale byly to drgania o bardzej szybkiej czestotliwosci (~0.5s).  Dziwne, ze nikt tego jeszcze nie zauwazyl w tym modelu; chociaz moze po prostu nikt sie nie zastanawial.  Ale phugoid ma kazdy samolot czy szybowiec.

 

W samolotach i szybowcach liczy sie tzw Flying qualities i rysuje na wykresie jak ponizej:

 

 

 

RC Nelson, "Flight Stability and Automatic Control"

 

Ciekawe, ze rozne zrodla rysuja ten sam wykres ale przesuniety w rozne strony!?  Mozesz sie z tym pobawic, i np policzyc phugoids dla kilku modeli i zobaczyc co wyjdzie. Tym bardziej, ze mozesz to pomierzyc.  Wykres powyzszy raczej bedzie przesuniety za wzgledu na inne masy i momenty bezwladnosci ale moze byc przyjemna zabawa; zima idze na polkuli polnocnej ?.

 

Z powodu Short period oscillations, ktorych nie dalo sie opanowac, projekt SB13 zostal  zaniechany:

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Akaflieg_Braunschweig_SB-13_Arcus