F16模拟：极限环振荡
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2024-03-18更新
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更新日期：2024-03-18
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此短文介绍的是BMS中一个非常独特的东西。实际上，这是第一次在个人电脑上的模拟飞行中实现此功能，我们可以说此功能是100%的仿真模拟。在朝着“完美的飞行建模”目标前行的过程中，我们的飞行建模程序员发现了另一个值得实现的宝藏功能 - - 挂载震动（Stores Fluttering），用行话叫做：极限循环振荡（Limit Cycle Oscillations，LCO）。LCO 的模拟是以美国航空航天研究所 (AIAA) 的 F-16 研究/技术论文和这些论文中的实际飞行测试数据作为蓝本。
来自F-16技术规范的内容：
某些特定挂载会导致有限振幅的固定频率震荡的产生（通常叫做极限环振荡或简写为LCO）。LCO（通常为每秒 5-10 个周期）可能发生在平飞或大过载机动的过程中。LCO是表现为类似于飞机在跨音速抖振时产生的抖振和涡流，但斗振是一种固定频率的，从一侧转递到另一侧的横轴加速度，有时它也会表现为上下的纵轴加速度。该幅度会随着速度和负载系数的增加而增加。LCO的另一种表现是靠近外侧挂点的部分机翼明显的上下震动，特别是翼尖挂点滑轨和导弹挂载，这个振荡可以是上下震动，有时也会是圆形震动。另外，随着LCO震荡从中度过渡为重度，机舱内的机械仪表读数也会变得难以识别。在遵循现有的运行规则的情况下，LCO震荡不会对飞机产生损伤。对LCO会有影响的挂载包括空空挂载、空地挂载及其相关的下挂负载。如果在出现LCO震荡后感到不适或导致精力分散，请降低速度和/或挂载系数。
用大白话来说，LCO就是一种空气动力学现象，LCO的发生是由于特定挂载和它们之间的相互作用及其其他机体部分的相互作用。这是一种轻微的斗振，在游戏中你可以通过观察HUD上FPM符号的振动和观察机翼的抖动来感受这种现象。这种现象只会在特定的飞行条件和挂载了特定的组合的情况下才能发生。
飞机挂载的振动效果实际上已经被实现，就如相关F-16的机翼震荡测试视频中的那样。震荡发生在下面第二张图中描绘的每条线周围的一个小带中。
| 挂载组合 | 挂点负载 | 出现震颤 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 1 | 任意 | 任意 | 任意 | 0 | 任意 | 0 | 任意 | 任意 | 任意 | 否 |
| 2 | 任意 | 任意 | 空对地导弹（AGM） | 全满副油箱/滑翔炸弹（GB）/通用炸弹（GPB） | 任意 | 全满副油箱/滑翔炸弹（GB）/通用炸弹（GPB） | 空对地导弹（AGM） | 任意 | 任意 | 是 |
| 3 | 任意 | 任意 | 空对地导弹（AGM） | 半满副油箱/空对地导弹（AGM） | 任意 | 半满副油箱/空对地导弹（AGM） | 空对地导弹（AGM） | 任意 | 任意 | 是 |
| 4 | 任意 | 任意 | 空对地导弹（AGM） | 空副油箱 | 任意 | 空副油箱 | 空对地导弹（AGM） | 任意 | 任意 | 是 |
| 5 | 任意 | 任意 | 通用炸弹（GPB） | 全满副油箱/滑翔炸弹（GB）/通用炸弹（GPB） | 任意 | 全满副油箱/滑翔炸弹（GB）/通用炸弹（GPB） | 通用炸弹（GPB） | 任意 | 任意 | 是 |
| 6 | 任意 | 任意 | 通用炸弹（GPB） | 半满副油箱/空对地导弹（AGM） | 任意 | 半满副油箱/空对地导弹（AGM） | 通用炸弹（GPB） | 任意 | 任意 | 是 |
| 7 | 任意 | 任意 | 通用炸弹（GPB） | 空副油箱 | 任意 | 空副油箱 | 通用炸弹（GPB） | 任意 | 任意 | 是 |
| 8 | 任意 | 任意 | 滑翔炸弹（GB） | 全满副油箱/滑翔炸弹（GB）/通用炸弹（GPB） | 任意 | 全满副油箱/滑翔炸弹（GB）/通用炸弹（GPB） | 滑翔炸弹（GB） | 任意 | 任意 | 是 |
| 9 | 任意 | 任意 | 滑翔炸弹（GB） | 半满副油箱/空对地导弹（AGM） | 任意 | 半满副油箱/空对地导弹（AGM） | 滑翔炸弹（GB） | 任意 | 任意 | 是 |
| 10 | 任意 | 任意 | 滑翔炸弹（GB） | 空副油箱 | 任意 | 空副油箱 | 滑翔炸弹（GB） | 任意 | 任意 | 是 |
与LCO实现相关，BMS中还实现了一个复杂的震动建模，你可以在飞行过程中看到和感觉到该此建模的效果，特别是在低速/高攻角区域和非受控飞行时。这种震动效果还取决于飞行状态——空速、迎角、高度、挂载、总重等。这种物理效果的模拟并不是对所有挂载组合使用同一种震动效果，而是根据挂载和飞行状态的不同而不同
参考文献
Dowell, E. H., Thomas, J. P., Hall, K. C., and Denegri, C. M., Jr., “Theoretical Predictions of F-16 Fighter Limit Cycle Oscillations for Flight Flutter Testing,” Journal of Aircraft, Vol. 46, No. 5, 2009, pp. 1667-1672.
Thomas, J. P., Dowell, E. H., Hall, K. C., and Denegri, C.M., Jr., “Virtual Aeroelastic Flight Testing for the F-16 Fighter with Stores”, Duke University, Durham , NC
沪公网安备 31011002002714 号