Flight dynamics — Concepts, quantities and symbols — Part 9: Models of atmospheric motions along the trajectory of the aircraft

Deals with the concepts and quantities characterizing models of the air motions affecting the dynamic behaviour of the aircraft. The motion of the air with respect to the Earth is defined by the wind velocity in each point of the aircraft trajectory. In flight dynamic problems, it is usual to use mathematical models of the wind velocity field and its variation with time. The following models are defined: constant wind, wind gradients, discrete gusts, three-dimensional wind models, vortices. Other models can be defined by superposition of these models.

Mécanique du vol — Concepts, grandeurs et symboles — Partie 9: Modèles de mouvements atmosphériques le long de la trajectoire de l'avion

General Information

Status
Published
Publication Date
15-Sep-1993
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
18-Dec-2008
Completion Date
13-Sep-2018
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ISO 1151-9:1993 - Flight dynamics -- Concepts, quantities and symbols
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ISO 1151-9:1993 - Mécanique du vol -- Concepts, grandeurs et symboles
French language
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ISO 1151-9:1993 - Mécanique du vol -- Concepts, grandeurs et symboles
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Standards Content (sample)

ISO
INTERNATIONAL
1151-9
STANDARD
First edition
1993-09- 15
- Concepts, quantities and
Flight dynamics
Symbols -
Part 9:
Models of atmospheric motions along the trajectory
of the aircraft
Mkanique du vol - Concepts, grandeurs et Symboles -
Partie 9: Modeles de mouvements atmosphkriques Ie long de la trajectoire de
1 ‘avion
Reference number
ISO 1151-9:1993(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 1151=9:1993(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation

of national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing Inter-
national Standards is normally carried out through ISO technical committees.
Esch member body interested in a subject for which a technical committee has

been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also
take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electro-
technical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated
to the member bodies for voting. Publication as an International Standard
requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 1151-9 was prepared by Technical Committee
lSO/rC 20, Aircraft and space vehicles, Sub-Committee SC 3, Concepts, quan-
tities and Symbols for flight dynamics.
ISO 1151 consists of the following Parts, under the general title Flight dy-
namics - Concepts, quantities and symbols :
Part 7: Aircraft motion relative to the air
Part 2: Motions of the aircrafi and the atmosphere relative to the Earth
Part 3: Derivatives of forces, moments and their coefficients
Part 4: Concepts, quantities and Symbols used in the study of aircrafi
stability and control
Part 5: Quantities used in measurements
Part 6: Aircraft geometry
Part 7: Flight Points and flight envelopes
Part 8: Concepts and quantities used in the study of the dynamic
behaviour of the aircrafi
Part 9: Models of atmospheric motions along the trajectory of the aircrafi
0 ISO 1993

All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form

or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm,
without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Stand ardization
Case postale 20 l Switzerland
56 l CH-121 IG eneve
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 1151=9:1993(E)
ISO 1151 is intended to introduce the main concepts, to include the more
important terms used in theoretical and experimental studies and, as far as
possible, to give corresponding Symbols.
In all the Parts comprising ISO 1151, the term “aircraft” denotes a vehicle
intended for atmosphere or space flight. Usually, it has an essentially port and
starboard symmetry with respect to a plane. That plane is determined by the

geometric characteristics of the aircraft. In that plane, two orthogonal directions

are defined: fore-and-aft and dorsal-ventral. The transverse direction, on the
perpendicular to that plane, follows.

When there is a Single plane of symmetry, it is the reference plane of the aircraft.

When there is more than one plane of symmetry, or when there is none, it is

necessary to choose a reference plane. In the former case, the reference plane is

one of the planes of symmetry. In the latter case, the reference plane is arbitrary.

In all cases, it is necessary to specify the choice made.
Angles of rotation, angular velocities and mo ments a bout any axis are positive
clockwise when viewed in the positive directio n of that axis.
All the axis Systems used are three-dimensional, orthogonal and right-handed,
which implies that a positive rotation through 71/2 around the x-axis brings the
JF-axis into the Position previously occupied by the z-axis.

The centre of gravity coincides with the centre of mass if the field of gravity is

homogeneous. If this is not the case, the centre of gravity tan be replaced by the

centre of mass in the definitions of ISO 1151; in which case, this should be
indicated.
Numbering of sections and clauses

With the aim of easing the indication of references from a section or a clause, a

decimal numbering System has been adopted such that the first figure is the
number of the patt of ISO 1151 considered.
. . .
Ill
---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally left blank
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ISO 1151=9:1993(E)
INTERNATIONAL STANDARD
Concepts, quantities and Symbols -
Flight dynamics -
Part 9:
Models of atmospheric motions along the trajectory of the
aircraft
9.0 Introduction

This patt of ISO 1151 deals with the concepts and quantities characterizing models of the air motions affecting the dynamic

behaviour of the aircraft.

The motion of the air with respect to the Earth is defined by the wind velocity (2.2.3) in each Point of the aircraft trajectory

(8.2.1).

In flight dynamic Problems, it is usual to use mathematical models of the wind velocity field and its variations with time.

These are schematic representations of the real air motions.
In this patt of ISO 1151, the following models are defined:
- constant wind (9.1);
- wind gradients (9.2);
- discrete gusts (9.3);
- three-dimensional wind models (9.4);
- vortices (9.5).
Other models tan be defined by Superposition of these models.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 1151=9:1993(E)
9.1 Constant wind
Definition
No. Term Symbol

9.1.1 Steady wind Wind model defined such that the wind velocity (2.2.3) is constant -

with time.

9.1.2 Constant wind Wind model defined such that the wind velocity (2.2.3) is constant -

with time and equal at each Point in a considered space.
NOTE - This is the wind model used in other Parts of ISO 1151.
Constant wind (9.1.2) defined conventionally in models that include j
9.1.3 Mean wind velocity
variations of air motion with time. “W
1 T-+
VW dt
T 0
where
VW is the wind velocity (2.2.3);
T is the length of the considered time interval.
NOTE - In wind models characterized by wind velocity variations only with
time, the mean wind is the same in each Point along the considered
trajectory.
9.2 Wind gradients
Definition
No. Term Symbol
Wind gradient Wind model in which the variations of the wind velocity
9.2.1
- are equal to zero with respect to time, and
- are continuous functions of the coordinates with respect to the
normal earth-fixed axis System (1 J.2).
In this case, the Variation AGw of the wind velocity with respect to
these coordinates is given by:
AGo=[ ;zJ=[ 1;;. ;s, 2.J ~iJwhere
aliwo 314wo
= -, etc.
il W.V =sx,,t l{w.l
?h 1
and Av,, Ayo, Aza
...

ISO
NORME
1151-9
INTERNATIONALE
Première édition
1993-09- 15
- Concepts, grandeurs et
Mécanique du vol
symboles -
Partie 9:
Modèles de mouvements atmosphériques le long de
la trajectoire de l’avion
Flight dynamics - Concepts, quantities and symbols -
Part 9: Mode/s of atmospheric motions along the trajectory of the aircrafi
Numéro de référence
ISO 1151-9:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 1151-9:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élabo-
ration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques

de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie

du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouver-
nementales et non gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent
également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électro-
technique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes
internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
La Norme internationale ISO 1151-9 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 20, Aéronautique et espace, sous-comité SC 3, Concepts, grandeurs et
symboles de la mécanique du vol.
L’ISO 1151 comprend les parties suivantes présentées sous le titre général
Mécanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles :
- Partie 7: Mouvement de l’avion par rapport à l’air
Partie 2: Mouvement de l’avion et de l’atmosphère par rapport à la Terre
Partie 3: Dérr’vées des forces, des moments et de leurs coefficients
- Partie 4: Concepts, grandeurs et symboles utilisés pour l’étude de la
stabilité et du pilotage des avions
- Partie 5: Grandeurs utilisées dans les mesures
- Partie 6: Géométrie de l’avion
- Partie 7: Points de vol et domaines de vol
pour l’étude du comportement
- Partie 8: Concepts et grandeurs utilisés
dynamique de l’avion
- Partie 9: Modèles de mouvements atmosphériques le long de la trajectoire
de l’avion
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être

reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique

ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.

Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 1151=9:1993(F)

L’ISO 1151 est destinée à introduire les principaux concepts, à définir les termes

les plus importants utilisés dans les études théoriques et expérimentales et, dans

la mesure du possible, à donner les symboles correspondants.
Dans toutes les parties de I’ISO 1151, le terme ((avion)) désigne un véhicule
destiné à voler dans l’atmosphère ou dans l’espace. En général, il présente
essentiellement une symétrie gauche-droite par rapport à un plan. Ce plan est
déterminé par les caractéristiques géométriques de l’avion. Dans ce plan, on
définit deux directions orthogonales: arrière-avant et dessus-dessous. La direc-
tion transversale, sur la perpendiculaire à ce plan, en résulte.
Lorsqu’il y a un seul plan de symétrie, c’est le plan de référence de l’avion.

Lorsqu’il y a plus d’un plan de symétrie, ou lorsqu’il n’y en a aucun, il est néces-

saire de choisir un plan de référence. Dans le premier cas, le plan de référence

est l‘un des plans de symétrie. Dans le second cas, le plan de référence est arbi-

traire. Dans tous les cas, il est nécessaire d’en préciser le choix.
Les angles de rotation, les vitesses angulaires et les moments autour d’un axe

sont positifs dans le sens d’horloge, pour un observateur regardant dans la direc-

tion positive de cet axe.

Tous les trièdres utilisés sont trirectangles et directs, c’est-à-dire qu’une rotation

positive de 162 autour de l’axe x amène l’axe ~7 dans la position précédemment
occupée par l’axe z.

Le centre de gravité coïncide avec le centre d’inertie si le champ de gravité est

homogène. Si tel n’est pas le cas, le centre de gravité peut être remplacé par le

centre d’inertie dans les définitions de I’ISO 1151. Cela devra alors être spécifié.

Numérotation des articles et des paragraphes
Dans le but de faciliter l’indication des références d’un article ou d’un para-

graphe, une numérotation décimale a été adoptée telle que le premier chiffre soit

le numéro de la partie considérée de NS0 1151.
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Page blanche
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NORME INTERNATIONALE ISO 1151=9:1993(F)
Mécanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles -
Partie 9:
Modèles de mouvements atmosphériques le long de la
trajectoire de l’avion
9.0 Introduction

La présente partie de I’ISO 1151 traite des concepts et des grandeurs qui caractérisent les modèles des mouvements

atmosphériques affectant le comportement dynamique d’un avion.

Le mouvement de l’air par rapport à la Terre est défini par le vecteur vent (2.2.3) en chaque point de la trajectoire de l’avion

(8.2.1).

Dans les problèmes de mécanique du vol, il est habituel d’utiliser des modèles mathématiques du champ du vecteur vent et

de ses variations au cours du temps. Ce sont des représentations schématiques des mouvements réels de l’atmosphère.

Dans la présente partie de I’ISO 1151, les modèles suivants sont définis:
- vent constant (9.1);
- gradients de vent (9.2);
- rafales (9.3);
- modèles tridimensionnels de vents (9.4);
- tourbillons (9.5).
D’autres modèles peuvent être définis par superposition de ces modèles.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 1151-9:1993(F)
9.1 Vent constant
Dénomination Définition
NO Symbole

9.1.1 Vent stationnaire Modèle de vent défini de telle façon que le vecteur vent (22.3) soit -

constant dans le temps.

9.1.2 Vent constant Modèle de vent défini de telle façon que le vecteur vent (2.2.3) soit -

constant en tout point de l’espace et dans le temps.
NOTE - C’est le modèle de vent utilisé dans d’autres parties de I’ISO 1151.
9.1.3 Vent moyen Vent constant (9.1.2) défini de façon conventionnelle dans les
modèles incluant les variations du mouvement de l’air par rapport “W
au temps:
1 T+
vw dt
T I 0
\fw est le vecteur vent (2.2.3);
7’ est la durée de l’intervalle de temps considéré.
NOTE - Dans les modèles de vent caractérisés par les variations du
vecteur vent prises uniquement par rapport au temps, le vent moyen est le
même en tout point de la trajectoire considérée.
9.2 Gradients de vent
Dénomination Définition Symbole
9.2.1 Gradient de vent Modèle de vent pour lequel les variations du vecteur vent
- sont égales à zéro, par rapport au temps, et
- sont des fonctions continues par rapport aux coordonnées du
trièdre normal terrestre (1 .1.2).
Dans ce cas, la variation Avw du vecteur vent par rapport à ces
coordonnées est donnée par:
GLo=[ ;;;E)=[;;s. 5, .,][y
arrwo
314wo
=-* 14 = -, etc.
Ii W.V Wj
ax,,
?vCl
et Ax,, AY,, AQ sont les variations des coordonnées.
Modèle de vent pour lequel le grad
...

ISO
NORME
1151-9
INTERNATIONALE
Première édition
1993-09- 15
- Concepts, grandeurs et
Mécanique du vol
symboles -
Partie 9:
Modèles de mouvements atmosphériques le long de
la trajectoire de l’avion
Flight dynamics - Concepts, quantities and symbols -
Part 9: Mode/s of atmospheric motions along the trajectory of the aircrafi
Numéro de référence
ISO 1151-9:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 1151-9:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élabo-
ration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques

de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie

du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouver-
nementales et non gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent
également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électro-
technique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotech-
nique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes
internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
La Norme internationale ISO 1151-9 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 20, Aéronautique et espace, sous-comité SC 3, Concepts, grandeurs et
symboles de la mécanique du vol.
L’ISO 1151 comprend les parties suivantes présentées sous le titre général
Mécanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles :
- Partie 7: Mouvement de l’avion par rapport à l’air
Partie 2: Mouvement de l’avion et de l’atmosphère par rapport à la Terre
Partie 3: Dérr’vées des forces, des moments et de leurs coefficients
- Partie 4: Concepts, grandeurs et symboles utilisés pour l’étude de la
stabilité et du pilotage des avions
- Partie 5: Grandeurs utilisées dans les mesures
- Partie 6: Géométrie de l’avion
- Partie 7: Points de vol et domaines de vol
pour l’étude du comportement
- Partie 8: Concepts et grandeurs utilisés
dynamique de l’avion
- Partie 9: Modèles de mouvements atmosphériques le long de la trajectoire
de l’avion
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être

reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique

ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.

Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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ISO 1151=9:1993(F)

L’ISO 1151 est destinée à introduire les principaux concepts, à définir les termes

les plus importants utilisés dans les études théoriques et expérimentales et, dans

la mesure du possible, à donner les symboles correspondants.
Dans toutes les parties de I’ISO 1151, le terme ((avion)) désigne un véhicule
destiné à voler dans l’atmosphère ou dans l’espace. En général, il présente
essentiellement une symétrie gauche-droite par rapport à un plan. Ce plan est
déterminé par les caractéristiques géométriques de l’avion. Dans ce plan, on
définit deux directions orthogonales: arrière-avant et dessus-dessous. La direc-
tion transversale, sur la perpendiculaire à ce plan, en résulte.
Lorsqu’il y a un seul plan de symétrie, c’est le plan de référence de l’avion.

Lorsqu’il y a plus d’un plan de symétrie, ou lorsqu’il n’y en a aucun, il est néces-

saire de choisir un plan de référence. Dans le premier cas, le plan de référence

est l‘un des plans de symétrie. Dans le second cas, le plan de référence est arbi-

traire. Dans tous les cas, il est nécessaire d’en préciser le choix.
Les angles de rotation, les vitesses angulaires et les moments autour d’un axe

sont positifs dans le sens d’horloge, pour un observateur regardant dans la direc-

tion positive de cet axe.

Tous les trièdres utilisés sont trirectangles et directs, c’est-à-dire qu’une rotation

positive de 162 autour de l’axe x amène l’axe ~7 dans la position précédemment
occupée par l’axe z.

Le centre de gravité coïncide avec le centre d’inertie si le champ de gravité est

homogène. Si tel n’est pas le cas, le centre de gravité peut être remplacé par le

centre d’inertie dans les définitions de I’ISO 1151. Cela devra alors être spécifié.

Numérotation des articles et des paragraphes
Dans le but de faciliter l’indication des références d’un article ou d’un para-

graphe, une numérotation décimale a été adoptée telle que le premier chiffre soit

le numéro de la partie considérée de NS0 1151.
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 1151=9:1993(F)
Mécanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles -
Partie 9:
Modèles de mouvements atmosphériques le long de la
trajectoire de l’avion
9.0 Introduction

La présente partie de I’ISO 1151 traite des concepts et des grandeurs qui caractérisent les modèles des mouvements

atmosphériques affectant le comportement dynamique d’un avion.

Le mouvement de l’air par rapport à la Terre est défini par le vecteur vent (2.2.3) en chaque point de la trajectoire de l’avion

(8.2.1).

Dans les problèmes de mécanique du vol, il est habituel d’utiliser des modèles mathématiques du champ du vecteur vent et

de ses variations au cours du temps. Ce sont des représentations schématiques des mouvements réels de l’atmosphère.

Dans la présente partie de I’ISO 1151, les modèles suivants sont définis:
- vent constant (9.1);
- gradients de vent (9.2);
- rafales (9.3);
- modèles tridimensionnels de vents (9.4);
- tourbillons (9.5).
D’autres modèles peuvent être définis par superposition de ces modèles.
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ISO 1151-9:1993(F)
9.1 Vent constant
Dénomination Définition
NO Symbole

9.1.1 Vent stationnaire Modèle de vent défini de telle façon que le vecteur vent (22.3) soit -

constant dans le temps.

9.1.2 Vent constant Modèle de vent défini de telle façon que le vecteur vent (2.2.3) soit -

constant en tout point de l’espace et dans le temps.
NOTE - C’est le modèle de vent utilisé dans d’autres parties de I’ISO 1151.
9.1.3 Vent moyen Vent constant (9.1.2) défini de façon conventionnelle dans les
modèles incluant les variations du mouvement de l’air par rapport “W
au temps:
1 T+
vw dt
T I 0
\fw est le vecteur vent (2.2.3);
7’ est la durée de l’intervalle de temps considéré.
NOTE - Dans les modèles de vent caractérisés par les variations du
vecteur vent prises uniquement par rapport au temps, le vent moyen est le
même en tout point de la trajectoire considérée.
9.2 Gradients de vent
Dénomination Définition Symbole
9.2.1 Gradient de vent Modèle de vent pour lequel les variations du vecteur vent
- sont égales à zéro, par rapport au temps, et
- sont des fonctions continues par rapport aux coordonnées du
trièdre normal terrestre (1 .1.2).
Dans ce cas, la variation Avw du vecteur vent par rapport à ces
coordonnées est donnée par:
GLo=[ ;;;E)=[;;s. 5, .,][y
arrwo
314wo
=-* 14 = -, etc.
Ii W.V Wj
ax,,
?vCl
et Ax,, AY,, AQ sont les variations des coordonnées.
Modèle de vent pour lequel le grad
...

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