Πάτρα, Μάρτιος 2010 Νέα Βάση Δεδομένων και Γραμμικές Συσχετίσεις Κύριων Παραμέτρων για τον Προκαταρκτικό Σχεδιασμό Πολιτικών Αεροχημάτων Συμπεριλαμβάνοντας τα Επίπεδα Θορύβου Ξενάκης Κ. Βούβακος Α.Μ Εργαστήριο Αεροδυναμικού Σχεδιασμού Αεροχημάτων Επιβλέπων καθηγητής: Ι. Καλλιντέρης

2 Ενότητες Παρουσίασης Στόχοι διπλωματικής εργασίας Νέα βάση δεδομένων Στατιστική ανάλυση και συσχετίσεις Κανονισμοί νόμιμων εκπομπών θορύβου Συσχετίσεις κύριων παραμέτρων για δικινητήρια αεροσκάφη Jet, Turboprop και ελικοπτέρων Light Utility Συμπεράσματα

3 Στόχοι της Διπλωματικής Εργασίας Η δημιουργία μιας νέας βάσης δεδομένων Εύρεση ισχυρών συσχετίσεων μεταξύ των σχεδιαστικών παραμέτρων Συμπερίληψη και αξιοποίηση δεδομένων θορύβου Η έκφραση των συσχετισμών σε απλές γραμμικές σχέσεις Επιτάχυνση του προκαταρκτικού σχεδιασμού αεροχημάτων

4 Νέα Βάση Δεδομένων Επιλογή «τράπεζας» δεδομένων  “Jane’s All the World’s Aircraft: Year Τρόπος επιλογής σχεδιαστικών παραμέτρων και ταξινόμηση τους  (i) Βάρη και Φορτία  (ii) Γεωμετρικά χαρακτηριστικά → Εξωτερικές διαστάσεις και επιφάνειες  (iii) Επιδόσεις και Ώση/Ισχύ μηχανών  (iv) Δεδομένα θορύβου

5 Στατιστική Ανάλυση και Συσχετίσεις Γραμμική παλινδρόμηση (y=α+βx) Συντελεστής γραμμικής συσχέτισης (r) και ιδιότητες του.  Εάν 0<r<1 ή -1<r<0 τότε υπάρχει θετική ή αρνητική συσχέτιση μεταξύ των (Υ) και (Χ)  Εάν r =1 ή r = -1 τότε υπάρχει τέλεια θετική ή αρνητική συσχέτιση μεταξύ των (Υ) και (Χ)  Εάν r =0 τότε δεν υπάρχει συσχέτιση Συντελεστής προσδιορισμού (R 2 ) 

6 Κανονισμοί Νόμιμων Εκπομπών Θορύβου Στάθμη EPNL για την μέτρηση του θορύβου Περιοχές μετρήσεως θορύβου στα αεροσκάφη  Κατά την απογείωση (TO)  Κατά την πλάγια γραμμή (SL)  Κατά την προσέγγιση (AP) Περιοχές μετρήσεως θορύβου στα ελικόπτερα  Κατά την απογείωση (TO)  Κατά την προσέγγιση (AP)  Κατά την υπερπτήση (FO)

7 Κανονισμοί Νόμιμων Εκπομπών Θορύβου Επιτρεπτά επίπεδα θορύβου σύμφωνα με τους κανονισμούς FAA

8 Δικινητήρια Αεροσκάφη Jet

9 Συσχετίσεις Βαρών Απευθείας υπολογισμός του (W TO ) από την προδιαγραφή (Pax)  W TO = - (26,838) + (738)Pax R 2 =91.8% Προσδιορισμός του (W F ) παραλείποντας τις εξισώσεις Breguet  W TO = (25,665) + (2.19)W F R 2 =93.5% Εξίσωση βαρών W TO =W PL +W E +W F

10 Συσχετίσεις Γεωμετρικών Χαρακτηριστικών  Σχεδιασμός πτέρυγας  Σχεδιασμός ατράκτου  Σχεδιασμός ουραίου τμήματος Υπολογισμός της (S W ) μέσω του (W TO ) και προσδιορισμός του (W TO / S W )  S W = (13.06) + ( )W TO R 2 =96.4%

11 Συσχετίσεις Γεωμετρικών Χαρακτηριστικών Νέα παράμετρος σχεδιασμού «όγκος» αεροσκάφους “V”=bLH  “V”= -(4661) + (0.2882)W TO R 2 =97% Γρήγορος υπολογισμός επιφανειών ουραίου τμήματος  S ELEV = (1.471) + ( )W TO R 2 =89.1%

12 Συσχετίσεις Επιδόσεως και Ώσης Μηχανών Εκτίμηση της V STALL,L μέσω της V A V A = 1.3V STALL,L  S LFL = -(1195) + (20.12)V A R 2 =91.6% Υπολογισμός της (Τ) και του λόγου (T / W TO )  Τ= (25.41) + ( ) W TO R 2 =98.5%

13 Συσχετίσεις Θορύβου Παρατηρήσεις ως προς τον εκπεμπόμενο θόρυβο:  Το αερόχημα θεωρείται ως ενιαίο μηχανικό σύστημα  Δεν λαμβάνονται υπόψη οι λειτουργικές επιδόσεις  Σφάλμα στις μετρήσεις θορύβου Πρόβλεψη «θορυβότητας» και σχεδιασμός με χαμηλά επίπεδα θορύβου  SL= (87.89) + ( )W TO R 2 =94.5%

14 Δικινητήρια Αεροσκάφη Turboprop

15 Συσχετίσεις Βαρών και Γεωμετρικών Χαρακτηριστικών Μετατροπή του (W / S W ) L από την προσγείωση στην απογείωση (W / S W ) TO  W L = - (449) + (1.006)W TO R 2 =99.8% Απευθείας υπολογισμός του (L) μέσω της προδιαγραφής (Pax)  L= (13.04) + (0.2285)Pax R 2 =93%

16 Συσχετίσεις Ισχύος Μηχανών και Θορύβου Εκτίμηση της (P) μέσω του (W TO )  P= -(220.7) + (0.2102)W TO R 2 =70% Ένδειξη «θορυβότητας» και σχεδιασμός με χαμηλά επίπεδα θορύβου  ΤΟ= (83.33) + ( )W TO R 2 =95.6%

17 Ελικόπτερα Light Utility

18 Συσχετίσεις Βαρών Υπολογισμός του (W E ) μέσω του (W TO )  W E = (24,14) + (0.533)W TO R 2 =97.1% Εκτίμηση του (V F ) από το (W TO )  V F = -(70,86) + (0.270)W TO R 2 =87.1% Εξίσωση βαρών W TO =W E +W F +W CR +W PL

19 Συσχετίσεις για τον Σχεδιασμό Κύριου Στροφείου  Σχεδιασμός κύριου στροφείου  Σχεδιασμός εξωτερικών διαστάσεων και επιφανειών  Σχεδιασμός αντισταθμιστικού στροφείου Προσδιορισμός της (D MR )  D MR = (8,859) + (0,000783)W TO R 2 =88.2%

20 Συσχετίσεις Επιφανειών και Εξωτερικών Διαστάσεων Το γινόμενο (C MR D MR ) για τον προσδιορισμό της (S MR )  C MR D MR = (0,010) + (0,037)S MR R 2 =79.7% Νέα παράμετρος σχεδιασμού όγκος ελικοπτέρου “V H ”=LHD MR  “V H ”= (230,7) + (0,093)W TO R 2 =88.7%

21 Συσχετίσεις Αντισταθμιστικού Στροφείου και ΙσχύοςΜηχανών Το γινόμενο (C TR D TR ) για τον προσδιορισμό της (S TR )  C TR D TR = -(0,2267) + (0,22)S TR R 2 =95.3% Εκτίμηση της (P) μέσω του (W TO )  P= -(305,7) + (0,3913)W TO R 2 =87.3%

22 Συσχετίσεις Θορύβου Πρόβλεψη «θορυβότητας»  FO= -(80,35) + ( )W TO R 2 =84.7% Σχεδιασμός με χαμηλά επίπεδα θορύβου  FO= (83.33) + ( )C MR D MR R 2 =80.4%

23 Συμπεράσματα Η νέα βάση δεδομένων μπορεί να αξιοποιηθεί στον προκαταρκτικό σχεδιασμό πολιτικών αεροχημάτων Ταχεία εύρεση κύριων σχεδιαστικών παραμέτρων μέσω απλών γραμμικών σχέσεων με υψηλό συντελεστή προσδιορισμού R 2. H νέα παράμετρος «όγκος» αεροσκάφους “V” ή ελικοπτέρου “V H ” συσχετίζεται με κύριες παραμέτρους. Οι συσχετίσεις θορύβου προειδοποιούν από πολύ νωρίς για την «θορυβότητα» του αεροχήματος και παρέχουν την δυνατότητα σχεδιασμού με χαμηλά επίπεδα θορύβου.