EA-291: Piloto Automático para VANT´s Levantamento das funções de transferência de um aeromodelo Maurício Morales Joaquim Neto Dias.

EA-291:Piloto Automático para VANT´s

Levantamento das funções de transferência de um aeromodelo

Maurício Morales

Joaquim Neto Dias

Introdução

Função de transferência é uma representação matemática da relação entre um input e um output de um sistema linear e invariante no tempo. Exemplo de funções de transferência de uma aeronave, que relaciona o ângulo de atitude (θ) com a deflexão de profundor (δe):

Como obter as FT de uma aeronave? 1ª Metodologia:

2ª Metodologia:

Advanced Aircraft Analysis (AAA)

Condição de voo desejada (escolhida pelo operador):– Altitude (h)

– Número de Mach (M)

– Velocidade horizontal (u0)

– Pressão dinâmica (Q)

– Ângulo de ataque (α)

AAA: Dados de entrada requeridos

Massa: medição direta; Posição do CG: calculado

durante a pesagem; Inércias: medição em

laboratório, para pequenas aeronaves.


Parâmetros geométricos (asa, empenagens, fuselagem): medição direta;



Parâmetros aerodinâmicos: necessário consultar bancos de dados;

Parâmetros propulsivos;


Obs: não são geradas funções de transferência propulsivas. Para isso é necessário levantar curvas de tração em função da velocidade e rpm, por exemplo.

Lacava, P. T.; Martins, C. A.; Pimenta, A. P.; Neto, C. G.; Violato, G.; “Modelo de desempenho do sistema propulsivo do VANT-ITA”, Proceedings of the 11th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering – ENCIT 2006, São José dos Campos, Brasil, 2006

Coeficientes de Estado Estacionário (CL1, Cm1, CD1, CmT1, CTx1);

AAA: Coeficientes calculados

Coeficientes de arrasto e momento para sustentação nula (CD0, Cm0);


Coeficiente de sustentação para ângulo de ataque nulo (CL0);


Derivadas de estabilidade longitudinais e látero-direcionais;


Derivadas de controle longitudinais (CDδe, CLδe, Cmδe);



Derivadas de controle látero-direcionais (CYδa, Clδa, Cnδa, CYδr, Clδr, Cnδr);

Outras metodologias:

Ensaios Computacionais (CFD)

Ensaios em túnel de vento

Ensaios em voo

Ensaios em túnel de vento

Owens, D.B.; Brandon, J. M.; Croom, M. A.; Fremaux, C. M.;Heim, E. H.; Vicroy, D. D. Overview of Dynamic Test Techniques for Flight Dynamics Research at NACA LaRC (Invited). Hampton, VA. NASA: 2006 (AIAA Paper-2006-3146).

Túnel de vento Vs. AAA

Comparação entre os valores experimentais e os estimados pelo método semi-empírico.

Platanitis, G. and Shkarayev, S., “Integration of an Autopilot for a Micro Air Vehicle,” NASA Report, June 2005 .

Conclusão

Foram apresentadas algumas metodologias para obtenção das funções de transferência de uma aeronave; Foi mostrado como o software AAA pode ser utilizado para obtenção dos coeficientes necessários à obtenção das FT; Quanto mais dados de entrada relativos ao modelo forem conhecidos, melhores serão as estimativas do software AAA; É necessário integrar os métodos para obter um modelamento fiel do VANT.

Perguntas?

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