Modelling & implementation of Aerodynamic Zero-lift Drag into ADAPDT

The objective of this thesis work was to construct and implement an algorithm into the programADAPDT to calculate the zero-lift drag profile for defined aircraft geometries. ADAPDT, shortfor AeroDynamic Analysis and Preliminary Design Tool, is a program that calculates forces andmoments about a flat plate geometry based on potential flow theory. Zero-lift drag will becalculated by means of different hand-book methods found suitable for the objective andapplicable to the geometry definition that ADAPDT utilizes. Drag has two main sources of origin: friction and pressure distribution, all drag acting on theaircraft can be traced back to one of these two physical phenomena. In aviation drag is dividedinto induced drag that depends on the lift produced and zero-lift drag that depends on the geometry of the aircraft. How reliable and accurate the zero-lift drag computations are depends on the geometry data thatcan be extracted and used. ADAPDT‟s geometry definition is limited to flat plate geometrieshowever although simple it has the potential to provide a huge amount of data and also delivergood results for the intended use. The flat plate representation of the geometry proved to beleast sufficient for the body while wing elements could be described with much more accuracy. Different empirical hand-book methods were used to create the zero-lift drag algorithm. Whenchoosing equations and formulas, great care had to be taken as to what input was required sothat ADAPDT could provide the corresponding output. At the same time the equations shouldnot be so basic that level of accuracy would be compromised beyond what should be expectedfrom the intended use. Finally, four well known aircraft configurations, with available zero-lift drag data, weremodeled with ADAPDT‟s flat plate geometry in order to validate, verify and evaluate the zeroliftdrag algorithm‟s magnitude of reliability. The results for conventional aircraft geometriesprovided a relative error within 0-15 % of the
Målet med detta examensarbete var att skapa och implementera en algoritm som införmöjligheten att beräkna nollmotstånd för givna flygplansgeometrier i programmet ADAPDT.ADAPDT, kort för AeroDynamic Analysis and Preliminary Design Tool, är ett program som,baserat på potential strömnings teori, beräknar krafter och moment på en geometri uppbyggd avplana plattor. Nollmotståndet kommer att baseras en kombination av handboksmetoder somfunnits lämpliga och applicerbara på geometridefinitionen given i ADAPDT. Motstånd har sitt ursprung i två fysikaliska fenomen: friktion och tryckfördelning, ur vilka alltmotstånd som agerar på ett flygplan härrör. Inom flyget delar man in motståndet ilyftkraftsberoende inducerat motstånd samt geometriberoende nollmotstånd. Hur pålitliga och noggranna motståndsberäkningarna kan förväntas vara beror på mängdengeometriska data som finns att tillgå. ADAPDT:s geometridefinition är begränsad till planaplattor men trots detta finns potential att leverera stora mängder data och resultat med rimlignoggrannhet. Plan plattgeometrin visade sig, för kroppsgeometrin, väldigt begränsad ochotillräcklig medan ving element kunde beskrivas med större noggrannhet. En rad olika empiriska handboksmetoder användes för att skapa nollmotståndsalgoritmen. Vidvalet av formler och ekvationer var det viktigt att välja sådana som ADAPDT kunde försetillräckligt med data till. Samtidigt fick formlerna inte vara alltför simpla så att måttet avnoggrannhet i resultaten vart alltför låg mot för vad som, för ändamålet, är förväntat. Slutligen valdes fyra kända flygplan, med nollmotståndsdata tillgängligt, att modeleras medADAPDT:s plan plattgeometri för att validera, verifiera och utvärdera algoritmens mått avtillförlitlighet. Resultaten för mer konventionella flygplanskonfigurationer visade på ett relativtfel mellan 0-15 % mot de givna referensflygplanens nollmotståndsdata inom hastigheterna 0 tillMach 1,2. För mer komplicerade konfigurationer steg det relativa felet omedelb