Un Nuevo Método de Asignación de Control para el Control de Yaw de Aeronaves Sin Cola
Autores: Shearwood, Thomas R.; Nabawy, Mostafa R. A.; Crowther, William J.; Warsop, Clyde
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un Nuevo Método de Asignación de Control para el Control de Yaw de Aeronaves Sin Cola
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aeronave
Método de asignación de control
Efectores de sustentación
Momento de guiñada
Eficiencia aerodinámica
Efector de resistencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Las aeronaves sin cola y sin estabilizadores verticales suelen utilizar efectores de arrastre en forma de spoilers o flaps divididos para generar momentos de control en guiñada. Este artículo presenta un nuevo método de asignación de control mediante el cual se puede lograr una autoridad de control total en tres ejes utilizando únicamente efectores de sustentación convencionales, lo que reduce la complejidad del sistema y la deflexión de control necesaria para lograr un momento de guiñada dado. El método propuesto se basa en la síntesis de modos de asignación de control que generan un perfil asimétrico y arrastre inducido por sustentación, manteniendo la sustentación, el momento de cabeceo y el momento de alabeo en el estado de trimado. El método utiliza modelos de bajo orden para la caracterización del comportamiento aerodinámico, basándose en la teoría de perfiles delgados, la metodología de superficies de sustentación y las hojas de datos de ESDU, y se aplica a alas trapezoidales de diferente barrido y reducción. Los modos de asignación de control se derivan utilizando los conjuntos cero de modelos sustitutos para los comportamientos aerodinámicos caracterizados. Los resultados se presentan en forma de asignaciones de control para una gama de ángulos de deslizamiento trimados de hasta 10 grados, optimizados para una máxima eficiencia aerodinámica (mínimo arrastre para un momento de guiñada específico) o mínima deflexión de control agregada (como una métrica de observabilidad sustituta). Los resultados de los dos objetivos de optimización están correlacionados en el sentido de que las soluciones de mínima deflexión son siempre consistentes con las eficientes. Se utiliza una configuración con un efector de arrastre convencional como referencia de base. Se demuestra que, a través de una asignación adecuada de efectores de control basados en sustentación, se puede producir un momento de guiñada dado con hasta un factor de ocho menos de deflexión de control agregada y hasta un 30% menos de arrastre total en comparación con el uso de un efector de arrastre convencional.
Descripción
Las aeronaves sin cola y sin estabilizadores verticales suelen utilizar efectores de arrastre en forma de spoilers o flaps divididos para generar momentos de control en guiñada. Este artículo presenta un nuevo método de asignación de control mediante el cual se puede lograr una autoridad de control total en tres ejes utilizando únicamente efectores de sustentación convencionales, lo que reduce la complejidad del sistema y la deflexión de control necesaria para lograr un momento de guiñada dado. El método propuesto se basa en la síntesis de modos de asignación de control que generan un perfil asimétrico y arrastre inducido por sustentación, manteniendo la sustentación, el momento de cabeceo y el momento de alabeo en el estado de trimado. El método utiliza modelos de bajo orden para la caracterización del comportamiento aerodinámico, basándose en la teoría de perfiles delgados, la metodología de superficies de sustentación y las hojas de datos de ESDU, y se aplica a alas trapezoidales de diferente barrido y reducción. Los modos de asignación de control se derivan utilizando los conjuntos cero de modelos sustitutos para los comportamientos aerodinámicos caracterizados. Los resultados se presentan en forma de asignaciones de control para una gama de ángulos de deslizamiento trimados de hasta 10 grados, optimizados para una máxima eficiencia aerodinámica (mínimo arrastre para un momento de guiñada específico) o mínima deflexión de control agregada (como una métrica de observabilidad sustituta). Los resultados de los dos objetivos de optimización están correlacionados en el sentido de que las soluciones de mínima deflexión son siempre consistentes con las eficientes. Se utiliza una configuración con un efector de arrastre convencional como referencia de base. Se demuestra que, a través de una asignación adecuada de efectores de control basados en sustentación, se puede producir un momento de guiñada dado con hasta un factor de ocho menos de deflexión de control agregada y hasta un 30% menos de arrastre total en comparación con el uso de un efector de arrastre convencional.