Применение CFD для проектирования системы управления движением экраноплана

В статье рассматриваются возможности применения программного пакета Comsol Multiphysics на стадии предварительного проектирования системы автоматического управления движением экраноплана. Разработка новых методов синтеза алгоритмов управления движением в зоне действия экранного эффекта базируется на результатах численного исследования аэродинамики летательного аппарата и расчета аэродинамических сил и моментов с использованием модуля вычислительной гидродинамики CFD ( computational fluid dynamics , позднее переименованный в colorful fluid dynamics или разноцветная гидродинамика ), расширяющего возможности среды численного моделирования COMSOL Multiphysics. Мелкие и непринципиальные для интегральной аэродинамики элементы конструкции не учитывались. Конструкция создавалась непосредственно в графическом редакторе COMSOL с целью избежать непредсказуемых ошибок конвертации. Многосеточные методы были использованы для повышения точности и сокращения времени решения. Полученные модели и законы управления позволяют создать симулятор управляемого движения экраноплана с функциями симулятора полета. На основе симулятора планируется создание системы краткосрочного прогнозирующего интерактивного управления в ускоренное время. Аппаратная реализация этой системы как части автоматической системы управления движением включает в себя также систему отображения информации, подразумевающую допустимое сокращение сложности модели системы и законов управления. The article discusses the possibilities of using the Comsol Multiphysics software package at the stage of preliminary design of a motion control system for a promising big ekranoplane (WIG-craft). The development of new methods for synthesizing automatic motion control algorithms in the area of ground effect is based on the results of a numerical study of the vehicle aerodynamics and the calculation of aerodynamic forces and torques using the CFD ( computational fluid dynamics , later recalled in colorful fluid dynamics ) module, which expands the capabilities of the COMSOL Multiphysics numerical simulation environment. Small and unprincipled structural elements slightly influenced integral aerodynamics were not taken into account. The design was created directly in the COMSOL graphics editor in order to avoid unpredictable conversion errors. Multigrid methods have been used to reduce the solution time. The resulting model and the control laws allow to create a simulation of the controlled motion of airplane with flight simulator. Based on this simulator, it is planned to create a system of short-term predictive interactive control in accelerated time. The hardware implementation of this system as a part of an automatic motion control system also includes an information display system that implies an acceptable reduction in the complexity of the system model and control laws.