Optimización de Trayectorias de Despegue y Aterrizaje Vertical Multifásico con Suposiciones Iniciales Viables
Autores: Lu, Zhidong; Hong, Haichao; Holzapfel, Florian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización de Trayectorias de Despegue y Aterrizaje Vertical Multifásico con Suposiciones Iniciales Viables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Despegue y aterrizaje vertical eléctrico
Movilidad aérea urbana
Trayectorias VTOL
Dinámicas 6DOF
Restricciones operativas
Simulaciones de vuelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El avance de las aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) ha ampliado el horizonte de la movilidad aérea urbana. Sin embargo, el desafío de generar trayectorias de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) precisas que cumplan con los requisitos de aeronavegabilidad sigue siendo un reto. Este documento presenta un enfoque para optimizar las trayectorias VTOL considerando la dinámica de seis grados de libertad (6DOF) y las restricciones operativas. Se formulan problemas de control óptimo multiphase para abordar restricciones específicas en varias etapas de vuelo. Se emplea un controlador de inversión dinámica no lineal incremental (INDI) para ejecutar la misión de vuelo en cada fase. Las simulaciones de vuelo controlado producen trayectorias dinámicamente viables que sirven como conjeturas iniciales para generar trayectorias subóptimas dentro de fases individuales. Se establece una conjetura inicial viable y subóptima para el problema holístico multiphase al concatenar estas trayectorias de fase única. Centrándose en una aeronave eVTOL de ala basculante, este documento calcula trayectorias VTOL aprovechando el procedimiento propuesto para la generación de conjeturas iniciales. Estas trayectorias tienen en cuenta la dinámica de vuelo compleja, se alinean con diversas restricciones operativas y minimizan el consumo de energía eléctrica.
Descripción
El avance de las aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) ha ampliado el horizonte de la movilidad aérea urbana. Sin embargo, el desafío de generar trayectorias de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) precisas que cumplan con los requisitos de aeronavegabilidad sigue siendo un reto. Este documento presenta un enfoque para optimizar las trayectorias VTOL considerando la dinámica de seis grados de libertad (6DOF) y las restricciones operativas. Se formulan problemas de control óptimo multiphase para abordar restricciones específicas en varias etapas de vuelo. Se emplea un controlador de inversión dinámica no lineal incremental (INDI) para ejecutar la misión de vuelo en cada fase. Las simulaciones de vuelo controlado producen trayectorias dinámicamente viables que sirven como conjeturas iniciales para generar trayectorias subóptimas dentro de fases individuales. Se establece una conjetura inicial viable y subóptima para el problema holístico multiphase al concatenar estas trayectorias de fase única. Centrándose en una aeronave eVTOL de ala basculante, este documento calcula trayectorias VTOL aprovechando el procedimiento propuesto para la generación de conjeturas iniciales. Estas trayectorias tienen en cuenta la dinámica de vuelo compleja, se alinean con diversas restricciones operativas y minimizan el consumo de energía eléctrica.