Reaction-time responce of a large commercial aircraft

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2010
Major/Subject
Rakenteiden mekaniikka
Mcode
Rak-54
Degree programme
Language
en
Pages
82
Series
Abstract
The reaction-time response of a large commercial aircraft is defined. Conservative values for the aircraft characteristics and for the impact speed are chosen. The aircraft is examined as a thin-walled tubular missile. The impact is assumed soft, and the target's effect on the reaction-time response is neglected. The reaction-time response is defined assuming a normal impact on a rigid wall. The reaction-time response is defined with the analytical Riera method and with the numerical explicit finite element method. The Riera force history is solved with the finite difference method. For the finite element method, two codes are used: AbaquslExplicit and LS-DYNA. The use of the Riera method is justified based on reference studies. The used finite element method is validated by simulating the impact of test missile 639. The missile is tested by VTT under SAFIR 2010 project IMPACT. The simulation results are compared to the corresponding test data. Additionally, a missile impact test from project IRIS 2010 is simulated. The outer shell of the aircraft is modelled, and an approximation for the misdistribution is made. Sensitivity to modelling assumptions is studied in order to get information on the adequacy of modelling. The results show that the sensitivity to modelling assumptions is small. The wings should be modelled more accurately in order to obtain the dominant frequency response in global structural analysis. A justified estimate for the reaction-time response of a large commercial aircraft is presented.

Tässä työssä määritetään suuren matkustajalentokoneen aiheuttama törmäyskuorma-aikahistoria. Lentokoneelle valitaan konservatiiviset ominaisuudet ja törmäysnopeus. Lentokonetta tarkastellaan ohutseinämäisenä putkena. Törmäys oletetaan pehmeäksi, jolloin kohteen vaikutus törmäyskuormaan voidaan jättää huomiotta. Törmäyskuorma määritetään olettamalla suora törmäys jäykkään seinään. Törmäyskuorma määritetään analyyttisella Rieran menetelmällä ja numeerisella eksplisiittisellä elementtimenetelmällä. Rieran voima-aikahistoria ratkaistaan differenssimenetelmällä. Elementtimenetelmällä voima- aikahistoria ratkaistaan käyttäen kahta ohjelmistoa: Abaqus/Explicit ja LS-DYNA. Rieran menetelmän käyttö perustellaan vertailututkimuksin. Käytetyn elementtimenetelmän soveltuvuus tarkistetaan simuloimalla SAFIR 2010-projektin alaisen IMPACT-projektin koemissiilin 639 (VTT) törmäys ja vertailemalla koetuloksia simulaatiotuloksiin. Myös koemissiilin törmäys projektista IRIS 2010 simuloidaan. Lentokone mallinnetaan ulkokuorestaan, ja lentokoneen massajakauma mallinnetaan likimäärin. Käytettyjen menetelmien herkkyyttä lentokoneen mallinnusoletuksille tarkastellaan. Menetelmien herkkyys mallinnusoletuksille on pieni. Ainoastaan siivet tulee mallintaa tarkemmin määräävän taajuusalueen löytämiseksi. Lopputuloksena saadaan arvio suuren matkustajalentokoneen törmäyskuormasta.
Description
Supervisor
Paavola, Juha
Thesis advisor
Kukkola, Tapani
Keywords
large commercial aircraft, suuri matkustajalentokone, impact force, törmäyskuorma, soft missile, pehmeä missiili, Riera method, Rieran menetelmä, explicit finite element method, eksplisiittinen elementtimenetelmä
Other note
Citation