Efecto de la inclinación del rotor en las propiedades de rechazo de ráfagas de aeronaves multirrotor
Autores: Whidborne, James F.; Mendez, Arthur P.; Cooke, Alastair
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Efecto de la inclinación del rotor en las propiedades de rechazo de ráfagas de aeronaves multirrotor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Operar de manera segura
Resistencia a ráfagas
Inclinación del rotor hacia afuera
Modelos aerodinámicos
Propiedades de rechazo de ráfagas
Respuestas a ráfagas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para operar de manera segura en condiciones de viento y ráfagas, las aeronaves VTOL multirrotor requieren resistencia a las ráfagas. Este documento muestra que sus propiedades de rechazo de ráfagas pueden mejorarse aplicando una pequeña cantidad de inclinación fija de los rotores hacia afuera. Se incorporan modelos aerodinámicos estándar de los rotores en dos modelos dinámicos para evaluar las propiedades de rechazo de ráfagas. El primer caso es una aeronave VTOL planar birotor conceptual. Se analiza la dependencia del trimado y la estabilidad con respecto al ángulo de inclinación. La aeronave se estabiliza utilizando un enfoque de colocación de polos para obtener un rendimiento consistente de mantenimiento de posición en aire en calma. El efecto de las ráfagas en la respuesta resultante se determina mediante simulación. El segundo estudio de caso es para un quadrotor con una inclinación de rotor hacia afuera de 10 grados. Se analizan los coeficientes aerodinámicos para el mantenimiento de posición recortado en un rango de velocidades de viento constante. Se utiliza un controlador LQR para aplicar el mantenimiento de posición que incluye acción integral, y las respuestas a las ráfagas se obtienen nuevamente mediante simulación. Los resultados muestran que la inclinación del rotor hacia afuera hace que la aeronave se incline hacia abajo en una ráfaga lateral, proporcionando una fuerza lateral que se opone a la ráfaga y, por lo tanto, mejora significativamente las propiedades de rechazo de ráfagas.
Descripción
Para operar de manera segura en condiciones de viento y ráfagas, las aeronaves VTOL multirrotor requieren resistencia a las ráfagas. Este documento muestra que sus propiedades de rechazo de ráfagas pueden mejorarse aplicando una pequeña cantidad de inclinación fija de los rotores hacia afuera. Se incorporan modelos aerodinámicos estándar de los rotores en dos modelos dinámicos para evaluar las propiedades de rechazo de ráfagas. El primer caso es una aeronave VTOL planar birotor conceptual. Se analiza la dependencia del trimado y la estabilidad con respecto al ángulo de inclinación. La aeronave se estabiliza utilizando un enfoque de colocación de polos para obtener un rendimiento consistente de mantenimiento de posición en aire en calma. El efecto de las ráfagas en la respuesta resultante se determina mediante simulación. El segundo estudio de caso es para un quadrotor con una inclinación de rotor hacia afuera de 10 grados. Se analizan los coeficientes aerodinámicos para el mantenimiento de posición recortado en un rango de velocidades de viento constante. Se utiliza un controlador LQR para aplicar el mantenimiento de posición que incluye acción integral, y las respuestas a las ráfagas se obtienen nuevamente mediante simulación. Los resultados muestran que la inclinación del rotor hacia afuera hace que la aeronave se incline hacia abajo en una ráfaga lateral, proporcionando una fuerza lateral que se opone a la ráfaga y, por lo tanto, mejora significativamente las propiedades de rechazo de ráfagas.