Modelo simplificado para transiciones de vuelo hacia adelante de un vehículo aéreo no tripulado inspirado en la biología
Autores: Sanchez-Laulhe, Ernesto; Fernandez-Feria, Ramon; Ollero, Anibal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelo simplificado para transiciones de vuelo hacia adelante de un vehículo aéreo no tripulado inspirado en la biología
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Ornitópteros similares a aves
Modelo de dinámica de vuelo
Alas que baten
Formulación aerodinámica
ángulo de cabeceo
Planificación de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un nuevo modelo de vuelo hacia adelante para ornítopteros similares a aves. El modelo de dinámica de vuelo utiliza resultados de aerodinámica potencial y no estacionaria para caracterizar las fuerzas generadas por las alas que baten, incluyendo los efectos de las variables dinámicas en la formulación aerodinámica. Los resultados numéricos del modelo, que se validan con datos experimentales de vuelo a batir de un prototipo de ornítoptero, muestran que variables de estado como el ángulo de cabeceo y el ángulo de ataque oscilan con la frecuencia de batido, mientras que sus valores medios convergen hacia valores en estado estacionario. El análisis teórico del sistema muestra una clara separación de escalas de tiempo entre las oscilaciones de batido y la convergencia transitoria hacia el estado final de vuelo hacia adelante, lo que se utiliza para simplificar sustancialmente tanto la interpretación como la solución de las ecuaciones dinámicas. En particular, la separación asintótica en tres escalas de tiempo permite dividir el problema en un conjunto de ecuaciones lineales mucho más simples. La aproximación teórica, que se ajusta a los resultados numéricos, proporciona una visión directa de la influencia de los parámetros de diseño y control utilizando menos recursos computacionales. Por lo tanto, este modelo proporciona una herramienta útil para el diseño, la navegación y la planificación y control de trayectorias de UAVs con alas que baten.
Descripción
Se presenta un nuevo modelo de vuelo hacia adelante para ornítopteros similares a aves. El modelo de dinámica de vuelo utiliza resultados de aerodinámica potencial y no estacionaria para caracterizar las fuerzas generadas por las alas que baten, incluyendo los efectos de las variables dinámicas en la formulación aerodinámica. Los resultados numéricos del modelo, que se validan con datos experimentales de vuelo a batir de un prototipo de ornítoptero, muestran que variables de estado como el ángulo de cabeceo y el ángulo de ataque oscilan con la frecuencia de batido, mientras que sus valores medios convergen hacia valores en estado estacionario. El análisis teórico del sistema muestra una clara separación de escalas de tiempo entre las oscilaciones de batido y la convergencia transitoria hacia el estado final de vuelo hacia adelante, lo que se utiliza para simplificar sustancialmente tanto la interpretación como la solución de las ecuaciones dinámicas. En particular, la separación asintótica en tres escalas de tiempo permite dividir el problema en un conjunto de ecuaciones lineales mucho más simples. La aproximación teórica, que se ajusta a los resultados numéricos, proporciona una visión directa de la influencia de los parámetros de diseño y control utilizando menos recursos computacionales. Por lo tanto, este modelo proporciona una herramienta útil para el diseño, la navegación y la planificación y control de trayectorias de UAVs con alas que baten.