Simulación de Maniobras de Aeronaves Basada en Dinámica de Fluidos Computacional

Abstract

En el campo de la ingeniería aeronáutica, generalmente se utilizan modelos linealizados para predecir el comportamiento de un avión. Estos modelos, basados en derivativas -estáticas y dinámicas- permiten reproducir la mayor parte de las maniobras de interés en una aeronave. En aviones acrobáticos y de combate existen maniobras complejas donde los métodos clásicos no son aplicables, sólo puede comprobarse el comportamiento mediante ensayos en vuelo. Actualmente la simulación numérica ha permitido predecir el comportamiento de aeronaves en maniobras complejas sin necesidad de realizar costosos ensayos en vuelo. En este trabajo se presenta una metodología para realizar simulaciones numéricas de la dinámica de una aeronave en maniobra. Se utiliza un código de elementos finitos que resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes en una formulación no inercial acoplado con un modelo de 6 grados de libertad para la dinámica del sólido. La formulación implementada presenta la ventaja de utilizar una malla fija, siendo las condiciones de contorno las que se modifican para contemplar el movimiento del cuerpo rígido. Los resultados se validan resolviendo diversos problemas con soluciones conocidas, además se presentan algunos resultados obtenidos para el avión IA-100 B/C diseñado por FADEA S.A. y que fue el motivo inicial del desarrollo presentado.