Estimación de Derivadas de Estabilidad Dinámica Transónica Usando Dinámica de Fluidos Computacional: Perspectivas de un Modelo de Investigación Común
Autores: Bottigliero, Roberta; Rossano, Viola; De Stefano, Giuliano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estimación de Derivadas de Estabilidad Dinámica Transónica Usando Dinámica de Fluidos Computacional: Perspectivas de un Modelo de Investigación Común
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Derivadas de estabilidad dinámica
Modelo de aeronave
Dinámica de fluidos computacional
Rendimiento aerodinámico
Oscilaciones
Predicciones de CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los derivados de estabilidad dinámica son parámetros críticos en el diseño de trayectorias y sistemas de control de actitud para vehículos de vuelo, ya que afectan directamente el comportamiento de divergencia de las vibraciones en el sistema de lazo abierto de una aeronave cuando se ve sometida a perturbaciones. Este estudio se centra en la estimación de los derivados de estabilidad dinámica utilizando un método de oscilación de fuerzas basado en dinámica de fluidos computacional (CFD). Se utiliza un solucionador de Navier-Stokes promediado por Reynolds transitorio para calcular la historia temporal de los momentos aerodinámicos para un modelo de aeronave que oscila alrededor de su centro de gravedad. El Modelo Común de Investigación de la NASA sirve como la geometría de referencia para esta investigación, que explora el impacto de las oscilaciones de cabeceo, alabeo y guiñada en el rendimiento aerodinámico. Se imponen movimientos oscilatorios periódicos mientras se utiliza una técnica de malla dinámica para el análisis CFD. Se realizan simulaciones preliminares en estado estacionario para validar el enfoque computacional, asegurando la fiabilidad y precisión del modelo CFD aplicado para el flujo transónico. El objetivo principal de esta investigación es confirmar la eficacia del CFD en la predicción precisa de los valores de los derivados de estabilidad, subrayando sus ventajas sobre los experimentos tradicionales en túneles de viento a altos ángulos de ataque. El estudio destaca la precisión de las predicciones del CFD y proporciona información detallada sobre cómo diferentes oscilaciones afectan el rendimiento aerodinámico. Este enfoque muestra el potencial de ahorros significativos en costos y tiempo en la estimación de los derivados de estabilidad dinámica.
Descripción
Los derivados de estabilidad dinámica son parámetros críticos en el diseño de trayectorias y sistemas de control de actitud para vehículos de vuelo, ya que afectan directamente el comportamiento de divergencia de las vibraciones en el sistema de lazo abierto de una aeronave cuando se ve sometida a perturbaciones. Este estudio se centra en la estimación de los derivados de estabilidad dinámica utilizando un método de oscilación de fuerzas basado en dinámica de fluidos computacional (CFD). Se utiliza un solucionador de Navier-Stokes promediado por Reynolds transitorio para calcular la historia temporal de los momentos aerodinámicos para un modelo de aeronave que oscila alrededor de su centro de gravedad. El Modelo Común de Investigación de la NASA sirve como la geometría de referencia para esta investigación, que explora el impacto de las oscilaciones de cabeceo, alabeo y guiñada en el rendimiento aerodinámico. Se imponen movimientos oscilatorios periódicos mientras se utiliza una técnica de malla dinámica para el análisis CFD. Se realizan simulaciones preliminares en estado estacionario para validar el enfoque computacional, asegurando la fiabilidad y precisión del modelo CFD aplicado para el flujo transónico. El objetivo principal de esta investigación es confirmar la eficacia del CFD en la predicción precisa de los valores de los derivados de estabilidad, subrayando sus ventajas sobre los experimentos tradicionales en túneles de viento a altos ángulos de ataque. El estudio destaca la precisión de las predicciones del CFD y proporciona información detallada sobre cómo diferentes oscilaciones afectan el rendimiento aerodinámico. Este enfoque muestra el potencial de ahorros significativos en costos y tiempo en la estimación de los derivados de estabilidad dinámica.