This paper addresses the derivation of 6-DOF equation of Tanker and Receiver's aircraft for aerial refueling. The new set of nonlinear equations are derived in terms of the relative translational and rotational motion of receiver aircraft respect to the tanker aircraft body frame. Further the wind effect terms due to the tanker's turbulence are included. The derivation of absolute dynamic equation for tanker aircraft written in the inertial frame is calculated from the relative dynamics equations of receiver. The derived relative and absolute equations are implemented the simulation in the same flight conditions to verify the relative motion and compare the trim results by using the MATLAB/SIMULINK program.
This paper represents an efficient modeling method of a suspension system for the vehicle dynamic simulation. The suspension links are modeled as composite joints. The motion of wheel is defined as relative one degree of freedom motion with respect to car body. The unique relative kinematic constraint formulation between the car body and wheel enables to derive equations of motion in terms of wheel vertical motion. Thus, vehicle model has ten degrees of freedom. By using velocity transformation method, the equations of motion of the vehicle is systematically derived without kinematic constraints. Various vehicle simulation such as J-turn, slowly increasing steer, sinusoidal sweep steer and bump run has been performed to verify the validity of the suggested vehicle model.
This paper presents a systematic formulation for the kinematic and dynamic analysis of flexible multibody systems. The system equations of motion are derived in terms of relative and elastic coordinates using velocity transformation technique. The position transformation equations that relate the relative and elastic coordinates to the Cartesian coordinates for the two contiguous flexible bodies are derived. The velocity transformation matrix is derived systematically corresponding to the type of kinematic joints connecting the bodies and system path matrix. This matrix is employed to represent the equations of motion in relative coordinate space. Two examples are taken to test the method developed here.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제16권1호
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pp.77-88
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2015
The dynamics of relative motion in a perturbed orbital environment are exploited based on Gauss' and Cowell's variational equations. The inertial coordinate frame and relative coordinate frame (Hill frame) are used, and a linear high fidelity model is developed to describe the relative motion. This model takes into account the primary gravitational and atmospheric drag perturbations. Then, this model is used in the design of a navigation, guidance, and control system of a chaser vehicle to approach towards and to depart from a target vehicle in proximity operations. Relative navigation uses an extended Kalman filter based on this relative model to estimate the relative position/velocity of the chaser vehicle with respect to the target vehicle. This filter uses the range and angle measurements of the target relative to the chaser from a simulated LIDAR system. The corresponding measurement models, process noise matrix, and other filter parameters are provided. Numerical simulations are performed to assess the precision of this model with respect to the full nonlinear model. The analyses include the navigation errors and trajectory dispersions.
A functional suspension model is proposed as a kinematic describing function of the suspension that represents the relative wheel displacement in polynomial form in terms of the vertical displacement of the wheel center and steering rack displacement. The relative velocity and acceleration of the wheel is represented in terms of first and second derivatives of the kinematic describing function. The system equations of motion for the full vehicle dynamic model are systematically derived by using velocity transformation method of multi-body dynamics. The comparison of field test results and simulation results of the ADAMS/Car demonstrates the validity of the proposed functional suspension modeling method. This model is suitable for real-time vehicle dynamics analysis.
Two different subsystem synthesis methods with independent generalized coordinates have been developed and compared. In each formulation, the subsystem equations of motion are generated in terms of independent generalized coordinates. The first formulation is based on the relative Cartesian coordinates with respect to moving subsystem base (virtual) body. The second formulation is based on the relative joint coordinates using recursive formulation. Computational efficiency of the formulations has been compared theoretically by the operational counting method.
헬리콥터 비행 시뮬레이션을 위한 로터 운동방정식을 implicit formulation 형태로 유도하였다. 좌표계 사이의 상대운동을 고려한 일반화된 벡터 kinematics 를 유도하고 이를 적용하여 브레이드 임의 위치 에서 관성속도 및 관성가속도를 구하였다. 유도된 속도 및 가속도 벡터를 이용하여 플래핑, 리드래그 및 토오크 방정식 등을 implicit form으로 유도하였다. 브레이드 스팬에 따른 공간 적분 방법을 살펴보고, 다양한 힌지형상 및 힌지배열 순서에 관계없이 응용영역을 확장할 수 있음을 밝혔다. DAE(Differential Algebraic Equation) 형태를 갖는 본 연구의 결과식을 이용하여 동특성 계산을 위한 시간적분법을 검토하였다.
A functional suspension model is proposed as a kinematic describing function of the suspension, that represents the relative wheel displacement in polynomial form in terms of the vertical displacement of the wheel center and steering rack displacement. The relative velocity and acceleration of the wheel is represented in terms of first and second derivatives of the kinematic describing function. The system equations of motion for the full vehicle dynamic model are systematically derived by using velocity transformation method of multi-body dynamics. The comparison of test and simulation results demonstrates the validity of the proposed functional suspension modeling method. The model is computationally very efficient to achieve real-time simulation on TMS 320C6711 150 MHz DSP board of HILS (hardware-in-the-loop simulation) system for ECU (electronic control unit) evaluation of semi-active suspension.
The time-dependent behavior of nonequilibrium condensation of moist air through the Ludwieg tube is investigated with a computational fluid dynamics(CFD) method. The two-dimensional, compressible, Navier-Stokes equations, fully coupled with the condensate droplet growth equations, are numerically solved by a third-order MUSCL type TVD finite-difference scheme, with a second-order fractional time step. Baldwin-Lomax turbulence model is employed to close the governing equations. The computational results are compared with the previous experiments using the Ludwieg tube with a downstream diaphragm. The results clearly show that for an initial relative humidity below 30% there is no periodic oscillation of the condensation shock wave, but for an initial relative humidity over 40% the periodic excursions of the condensation shock occurs in the Ludwieg tube, and the frequency increases with the initial relative humidity. It is also found that total pressure loss due to nonequilibrium condensation in the Ludwieg tube should not be ignored even for a very low initial relative humidity, and the periodic excursions of the condensation shock wave are responsible for the total pressure loss.
Baek, Seung-Cheol;Kwon, Soon-Bum;Kim, Heuy-Dong;Toshiaki Setoguchi;Sigeru Matsuo;Raghu S. Raghunathan
Journal of Mechanical Science and Technology
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제17권12호
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pp.2066-2077
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2003
The time-dependent behavior of unsteady condensation of moist air through the Ludwieg tube is investigated by using a computational fluid dynamics (CFD) work. The two-dimensional, compressible, Navier-Stokes equations, fully coupled with the condensate droplet growth equations, are numerically solved by a third-order MUSCL type TVD finite-difference scheme, with a second-order fractional time step. Baldwin-Lomax turbulence model is employed to close the governing equations. The predicted results are compared with the previous experiments using the Ludwieg tube with a diaphragm downstream. The present computations represent the experimental flows well. The time-dependent unsteady condensation characteristics are discussed based upon the present predicted results. The results obtained clearly show that for an initial relative humidity below 30% there is no periodic oscillation of the condensation shock wave, but for an initial relative humidity over 40% the periodic excursions of the condensation shock occurs in the Ludwieg tube, and the frequency increases with the initial relative humidity. It is also found that total pressure loss due to unsteady condensation in the Ludwieg tube should not be ignored even for a very low initial relative humidity and it results from the periodic excursions of the condensation shock wave.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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