Revista de Ingeniería Aeronáutica y Aeroespacial
Acceso abierto

abstracto

Dinámica de vuelo y control de una aeronave sin cola vertical

Sujetadores M,Vale J,Lau F,Suleman A*

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar un nuevo concepto de una aeronave sin cola vertical provista de una solución de cola cambiante con el fin de eliminar la resistencia y el peso creados por la estructura de cola vertical. . La solución consiste en una cola horizontal giratoria con mitades izquierda y derecha independientes para servir como superficies de control. Se estudian diferentes escenarios estáticos para diferentes configuraciones de cola. Las configuraciones de morphing propuestas se analizan en términos de estabilidad estática y dinámica y se comparan con una configuración convencional. Las derivadas de estabilidad que definen los límites de estabilidad estática se calculan para toda la gama de ángulos de rotación de la cola. Se desarrolla el modelo dinámico de la aeronave y se implementan sistemas de control de retroalimentación. Se estudia un sistema de supresión de deslizamiento lateral, un sistema de control de rumbo y un sistema de retención de velocidad y altitud para tres configuraciones diferentes, configuraciones MC1, MC2 y MC3. Los resultados estáticos muestran que la aeronave es estable longitudinalmente para una amplia gama de ángulos de rotación de la cola. La variación del diedro de la cola y los ángulos de rotación son dos mecanismos capaces de mantener la estabilidad direccional y lateral, pero solo el último es capaz de producir fuerza lateral y momento de guiñada. Los resultados de estabilidad dinámica no muestran modos de espiral ni de rollo holandés debido a la ausencia del estabilizador vertical. El aumento en la rotación de la cola produce una apariencia del modo en espiral y un modo de rollo holandés inestable que rápidamente degenera en dos raíces reales inestables con el aumento en la rotación de la cola. La adición de diedro a la cola aumenta la estabilidad de los modos generales al tiempo que disminuye su amplitud de variación con la rotación de la cola. La configuración de cola cambiante demostró ser una solución de control viable para implementar en una aeronave como un UAV pequeño, siendo la configuración MC1 la más simple de las tres configuraciones cambiantes y también la más confiable.