Modelos de Dinámica del Vuelo y Aerodinámico de Aeronaves para un Simulador de Vuelo 6-Dof en Tiempo Real

Abstract

El propósito de este trabajo es presentar los modelos de Dinámica del Vuelo y Aerodinámicos que forman parte de un simulador de vuelo de seis grados de libertad en tiempo real, actualmente en desarrollo. El trabajo describe el modelo dinámico de vuelo utilizado y a continuación la organización utilizada para el análisis aerodinámico de los modelos de aeronave utilizados para el simulador. La dinámica del vuelo se plantea a través de una formulación tensorial, la que resulta de compacta escritura y fácil programación, modelando al actitud del vehículo a través de cuaterniones; como es usual, la aerodinámica de ambas aeronaves es definida mediante un conjunto de coeficientes aerodinámicos adimensionales, que son utilizados para calcular las fuerzas y momentos de origen aerodinámico que actúan sobre la aeronave. En particular los coeficientes aerodinámicos son funciones de la velocidad de la aeronave, los ángulos relativos de la misma respecto del viento, la altura de vuelo y la deflexión de las superficies de control, por lo que para lograr una simulación adecuada es necesario contar con una gran cantidad de información. En el presente trabajo toda esa información es calculada mediante métodos tradicionales. Este procedimiento probó ser rápido pero limitado debido a su incapacidad para estimar ciertos regímenes de vuelo. Toda la información generada mediante los métodos de análisis debe ser organizada de forma tal de facilitar su tratamiento en tiempo real dentro del simulador. La solución propuesta en este trabajo es la utilización de una base de datos en forma matricial, lo que permite utilizar algoritmos de búsqueda rápidos y códigos de interpolación relativamente simples. Finalmente se presentan resultados preliminares obtenidos de simulaciones para las dos configuraciones consideradas (un avión caza con alas en delta y un entrenador primario con alas rectas y perfil supercrítico) y se plantean las líneas de desarrollo a seguir en el proyecto en curso.