Prueba Aeroservoelástica en Tierra en Tiempo Real para Vehículos Esbeltos Basada en Carga de Fuerza Aerodinámica Condensada
Autores: Yu, Changkun; Wu, Zhigang; Yang, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Prueba Aeroservoelástica en Tierra en Tiempo Real para Vehículos Esbeltos Basada en Carga de Fuerza Aerodinámica Condensada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos
Desafíos aeroservoelásticos
Métodos de análisis
Prueba de estabilidad aeroelástica en tierra
Método experimental
Fuerzas aerodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos esbeltos a menudo enfrentan desafíos aeroservoelásticos significativos debido a sus bajas frecuencias de modo elástico y amplios anchos de banda del sistema de control servo. Los métodos de análisis tradicionales tienen limitaciones, incluyendo baja precisión de modelado para vehículos reales en métodos numéricos, errores de escala en pruebas en túnel de viento y riesgos significativos en pruebas de vuelo. La prueba de estabilidad aeroelástica en tierra es un método experimental innovador diseñado para abordar estos desafíos. Este nuevo método emplea vibradores para aplicar fuerzas aerodinámicas inestables condensadas en tiempo real a vehículos reales, sirviendo tanto para la prueba de flutter en tierra (GFT) como para la prueba aeroservoelástica en tierra (GAT). Si bien existe una extensa investigación sobre la GFT, hay una exploración limitada de la GAT. Para la GAT de un vehículo esbelto en este documento, las fuerzas aerodinámicas condensadas se calculan utilizando el método de derivada aerodinámica cuasi-estática. Se diseña un controlador de modelo inverso parcialmente desacoplado mejorado para el control de fuerza, guiado por una evaluación de la fuerza de acoplamiento entre diferentes vibradores. Los experimentos en tierra bajo diversas leyes de control de vuelo y presiones dinámicas de vuelo producen resultados precisos. Las simulaciones numéricas y los resultados experimentales demuestran alta precisión, con desviaciones de amplitud de fuerza de excitación dentro de +/-10% y desviaciones de fase dentro de +/-5 grados dentro del rango de frecuencia relevante para la estabilidad aeroservoelástica.
Descripción
Los vehículos esbeltos a menudo enfrentan desafíos aeroservoelásticos significativos debido a sus bajas frecuencias de modo elástico y amplios anchos de banda del sistema de control servo. Los métodos de análisis tradicionales tienen limitaciones, incluyendo baja precisión de modelado para vehículos reales en métodos numéricos, errores de escala en pruebas en túnel de viento y riesgos significativos en pruebas de vuelo. La prueba de estabilidad aeroelástica en tierra es un método experimental innovador diseñado para abordar estos desafíos. Este nuevo método emplea vibradores para aplicar fuerzas aerodinámicas inestables condensadas en tiempo real a vehículos reales, sirviendo tanto para la prueba de flutter en tierra (GFT) como para la prueba aeroservoelástica en tierra (GAT). Si bien existe una extensa investigación sobre la GFT, hay una exploración limitada de la GAT. Para la GAT de un vehículo esbelto en este documento, las fuerzas aerodinámicas condensadas se calculan utilizando el método de derivada aerodinámica cuasi-estática. Se diseña un controlador de modelo inverso parcialmente desacoplado mejorado para el control de fuerza, guiado por una evaluación de la fuerza de acoplamiento entre diferentes vibradores. Los experimentos en tierra bajo diversas leyes de control de vuelo y presiones dinámicas de vuelo producen resultados precisos. Las simulaciones numéricas y los resultados experimentales demuestran alta precisión, con desviaciones de amplitud de fuerza de excitación dentro de +/-10% y desviaciones de fase dentro de +/-5 grados dentro del rango de frecuencia relevante para la estabilidad aeroservoelástica.