Identification of dynamic derivatives with a controlled wind tunnel model of the spaceplane-configuration PHOENIX

摘要

A method for the experimental investigation of unsteady aerodynamic effects in a wind tunnel based on the method of free oscillation is presented. The wind tunnel model is mounted on a free oscillation rig and is equipped with electrically driven control surfaces that allow to excite the model in different frequency ranges. Because of the unstable behaviour of the investigated spaceplane configuration PHOENIX a controller was used to stabilize the model. Two types of aerodynamic models are investigated. It is shown that the identified parameters of classical steady aerodynamic models depend on the frequency of motion. In a second step aerodynamic models are used that include first order transfer functions to consider the unsteady aerodynamic effects. A method for the iterative determination of the unknown parameters is presented. The identified parameters of these models are shown to be independent from the frequency of motion.%Es wird eine Windkanaltechnik vorgestellt, die es erlaubt instationäre aerodynamische Effekte auf Basis der Methode der freien Bewegung zu untersuchen. Dafür ist das Modell, welches um einen Freiheitsgrad beweglich aufgehängt ist, mit elektrisch angetriebenen Steuerflächen ausgerüstet. Mit diesen kann es in verschiedenen Frequenzbereichen angeregt werden. Da die untersuchte Raumflug/eugkonfiguration PHOENIX ein statisch instabiles Verhalten aufweist, wird ein Regler zur künstlichen Stabilisierung verwendet. Zwei verschiedene aerodynamische Modelle werden untersucht. Es wird gezeigt, dass die identifizierten Parameter eines stationären aerodynamischen Modells von der Bewegungsfrequenz abhängig sind. Aus diesem Grunde werden in einem zweiten Schrill aerodynamische Modelle untersucht, welche die instationären aerodynamischen Effekte durch Einbinden von Übertragungsfunktionen erster Ordnung modellieren. Ein iteratives Verfahren zur Bestimmung der unbekannten Parameter eines solchen Modells wird beschrieben. Die so identifizierten Parameter dieser Modelle sind unabhängig von der Frequenz.