Análisis y Control para la Transición de Modo de Aeronaves de Alas en Tándem con Barrido Variable
Autores: Gao, Liang; Zhu, Yanhe; Liu, Yubin; Zhang, Junming; Liu, Benshan; Zhao, Jie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis y Control para la Transición de Modo de Aeronaves de Alas en Tándem con Barrido Variable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Avión de transformación
Configuración aerodinámica
Concepto de ala de barrido variable
Vehículo aéreo micro de ala en tándem
Estabilidad longitudinal
Controlador de transición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Las aeronaves morfables pueden alterar su configuración aerodinámica para obtener adaptabilidad multitarea y mejorar el rendimiento de vuelo. En este documento, aplicamos el concepto de barrido variable en un vehículo aéreo micro (MAV) de ala tándem para la adaptabilidad multitarea, cuyos dos canards pueden experimentar barrido hacia atrás y las dos alas pueden experimentar barrido hacia adelante. El modo de morfado de barrido variable no solo puede debilitar las fuerzas e momentos de inercia adicionales causados por el morfado, sino que también puede mantener el equilibrio dinámico longitudinal sin cambios en el elevador, lo que genera resistencia de trimado. Además, se demostró que el morfado de barrido puede ejercer un gran efecto en las características aerodinámicas durante el proceso de transición, que se funcionalizan con las entradas de barrido. El efecto de las fuerzas y momentos adicionales durante el proceso de transición fue analizado mediante la respuesta dinámica, y la estabilidad longitudinal del MAV fue evaluada en base a un modelo de variación de parámetros lineales (LPV). Debido a los efectos dramáticos del morfado de barrido en la estabilidad longitudinal, se propone un controlador de transición programado por ganancia basado en un algoritmo de envoltura convexa para garantizar la estabilidad de la transición y mejorar la robustez, y se utiliza un regulador cuadrático lineal (LQR) para garantizar la estabilidad del punto límite considerando la saturación de entrada. Finalmente, se demostró el rendimiento superior del controlador propuesto mediante una simulación teórica basada en un modelo no lineal.
Descripción
Las aeronaves morfables pueden alterar su configuración aerodinámica para obtener adaptabilidad multitarea y mejorar el rendimiento de vuelo. En este documento, aplicamos el concepto de barrido variable en un vehículo aéreo micro (MAV) de ala tándem para la adaptabilidad multitarea, cuyos dos canards pueden experimentar barrido hacia atrás y las dos alas pueden experimentar barrido hacia adelante. El modo de morfado de barrido variable no solo puede debilitar las fuerzas e momentos de inercia adicionales causados por el morfado, sino que también puede mantener el equilibrio dinámico longitudinal sin cambios en el elevador, lo que genera resistencia de trimado. Además, se demostró que el morfado de barrido puede ejercer un gran efecto en las características aerodinámicas durante el proceso de transición, que se funcionalizan con las entradas de barrido. El efecto de las fuerzas y momentos adicionales durante el proceso de transición fue analizado mediante la respuesta dinámica, y la estabilidad longitudinal del MAV fue evaluada en base a un modelo de variación de parámetros lineales (LPV). Debido a los efectos dramáticos del morfado de barrido en la estabilidad longitudinal, se propone un controlador de transición programado por ganancia basado en un algoritmo de envoltura convexa para garantizar la estabilidad de la transición y mejorar la robustez, y se utiliza un regulador cuadrático lineal (LQR) para garantizar la estabilidad del punto límite considerando la saturación de entrada. Finalmente, se demostró el rendimiento superior del controlador propuesto mediante una simulación teórica basada en un modelo no lineal.