Modelado Matemático y Análisis de Estabilidad de Aeronaves de Rotor Inclinable
Autores: Sheng, Hanlin; Zhang, Chen; Xiang, Yulong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado Matemático y Análisis de Estabilidad de Aeronaves de Rotor Inclinable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Proceso de desarrollo
Tiltrotor
Modelado matemático
Modelos aerodinámicos
Teoría del elemento de pala
Simulación en MATLAB/Simulink
Análisis de estabilidad
Licencia
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El problema clave en el proceso de desarrollo de un tiltrotor es su modelado matemático. En este sentido, este documento propone un método de modelado dividido que divide un tiltrotor en cinco partes (rotor, ala, fuselaje, cola horizontal y aleta vertical) y desarrolla modelos aerodinámicos para cada una de ellas. De esta manera, se obtienen las fuerzas y momentos generados por cada parte. Luego, mediante la teoría del elemento de pala, desarrollamos el modelo dinámico del rotor y la expresión del ángulo de aleteo del rotor; mediante la teoría de línea de sustentación madura, se construyen modelos dinámicos de las alas, el fuselaje, la cola horizontal y la aleta vertical, y se tienen en cuenta las interferencias dinámicas de los rotores sobre las alas, así como la variación del ángulo de inclinación de la góndola respecto al centro de gravedad y el momento de inercia. En el entorno de simulación MATLAB/Simulink, se construye un modelo de simulación no lineal de tiltrotor, se aplica el comando Trim para ajustar el tiltrotor, y se toma el tiltrotor XV-15 como ejemplo para validar la racionalidad del modelo desarrollado. Al final, el modelo de simulación no lineal se linealiza para obtener una matriz de espacio de estados, y así se realiza el análisis de estabilidad del tiltrotor.
Descripción
El problema clave en el proceso de desarrollo de un tiltrotor es su modelado matemático. En este sentido, este documento propone un método de modelado dividido que divide un tiltrotor en cinco partes (rotor, ala, fuselaje, cola horizontal y aleta vertical) y desarrolla modelos aerodinámicos para cada una de ellas. De esta manera, se obtienen las fuerzas y momentos generados por cada parte. Luego, mediante la teoría del elemento de pala, desarrollamos el modelo dinámico del rotor y la expresión del ángulo de aleteo del rotor; mediante la teoría de línea de sustentación madura, se construyen modelos dinámicos de las alas, el fuselaje, la cola horizontal y la aleta vertical, y se tienen en cuenta las interferencias dinámicas de los rotores sobre las alas, así como la variación del ángulo de inclinación de la góndola respecto al centro de gravedad y el momento de inercia. En el entorno de simulación MATLAB/Simulink, se construye un modelo de simulación no lineal de tiltrotor, se aplica el comando Trim para ajustar el tiltrotor, y se toma el tiltrotor XV-15 como ejemplo para validar la racionalidad del modelo desarrollado. Al final, el modelo de simulación no lineal se linealiza para obtener una matriz de espacio de estados, y así se realiza el análisis de estabilidad del tiltrotor.