Características Dinámicas de Vuelo de Aeronaves de Cuerpo Ancho con Ráfagas de Viento y Turbulencia
Autores: Mehmood, Kashif; Ali Shah, Syed Irtiza; Ali Shams, Taimur; Mumtaz Qadri, Muhammad Nafees; Khan, Tariq Amin; Kukulka, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Características Dinámicas de Vuelo de Aeronaves de Cuerpo Ancho con Ráfagas de Viento y Turbulencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación
Aeronaves de fuselaje ancho
Entradas de control
Coeficientes aerodinámicos
Coeficientes de estabilidad
Simulaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En esta investigación, se analizó un avión de fuselaje ancho con un monitoreo crítico de sus estados, en función de varios inputs de control (ráfagas de viento, turbulencia y microexplosiones). Se obtuvieron los coeficientes aerodinámicos y de estabilidad de un Boeing 747-200 a partir de trabajos previamente publicados y se formularon ecuaciones de 6 grados de libertad. Se realizaron simulaciones para varios inputs de control para determinar la respuesta libre del avión, así como la respuesta forzada. Con el fin de entender la naturaleza de la atmósfera, se incorporaron tres modelos diferentes, incluyendo (i) el Modelo Dryden, (ii) ráfagas de viento y (iii) microexplosiones. Se encontró que el avión era estable en los modos de vuelo longitudinal y lateral, con condiciones de trim que coincidían con datos publicados. Para una ráfaga de viento vertical de -10 ft/s, se observó que el ángulo de ataque y la tasa de cabeceo oscilaban de manera sinusoidal y se estabilizaban con nuevas condiciones de trim. Se encontró que estos estados recuperaban las condiciones de trim una vez que se eliminaba la ráfaga. En el caso de la ráfaga 3D, se encontró que los modos longitudinales lograban una nueva condición de trim a través de oscilaciones de Phugoid, mientras que los modos laterales experimentaban oscilaciones de corto período. En el caso de la turbulencia, se observaron fluctuaciones aleatorias para las condiciones de trim sin comportamiento inestable. Al considerar el caso de la microexplosión, se encontró que el avión inicialmente ganaba altitud en la región del viento de frente; esto fue seguido por un descenso abrupto bajo la influencia de un componente de velocidad vertical.
Descripción
En esta investigación, se analizó un avión de fuselaje ancho con un monitoreo crítico de sus estados, en función de varios inputs de control (ráfagas de viento, turbulencia y microexplosiones). Se obtuvieron los coeficientes aerodinámicos y de estabilidad de un Boeing 747-200 a partir de trabajos previamente publicados y se formularon ecuaciones de 6 grados de libertad. Se realizaron simulaciones para varios inputs de control para determinar la respuesta libre del avión, así como la respuesta forzada. Con el fin de entender la naturaleza de la atmósfera, se incorporaron tres modelos diferentes, incluyendo (i) el Modelo Dryden, (ii) ráfagas de viento y (iii) microexplosiones. Se encontró que el avión era estable en los modos de vuelo longitudinal y lateral, con condiciones de trim que coincidían con datos publicados. Para una ráfaga de viento vertical de -10 ft/s, se observó que el ángulo de ataque y la tasa de cabeceo oscilaban de manera sinusoidal y se estabilizaban con nuevas condiciones de trim. Se encontró que estos estados recuperaban las condiciones de trim una vez que se eliminaba la ráfaga. En el caso de la ráfaga 3D, se encontró que los modos longitudinales lograban una nueva condición de trim a través de oscilaciones de Phugoid, mientras que los modos laterales experimentaban oscilaciones de corto período. En el caso de la turbulencia, se observaron fluctuaciones aleatorias para las condiciones de trim sin comportamiento inestable. Al considerar el caso de la microexplosión, se encontró que el avión inicialmente ganaba altitud en la región del viento de frente; esto fue seguido por un descenso abrupto bajo la influencia de un componente de velocidad vertical.