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Cálculo de Aeronaves © Sergio Esteban Roncero, [email protected] 1
Tema 14.5Sergio Esteban Roncero
Departamento de Ingeniería AeroespacialY Mecánica de Fluidos
Estabilidad y Control DetalladoEstabilidad Dinámica
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Estabilidad Dinámica Longitudinal Estabilidad dinámica está presente si el
movimiento dinámico del avión regresa eventualmente a su estado original.
En el movimiento longitudinal se definen claramente dos modos: Modo Fugoide (Phugoid mode)
cte Modo de periodo corto (Short Period)
velocidad cte Amortiguamiento del modo de corto
periodo: Suave a alta velocidad y enérgico a baja.
Amortiguamiento del modo fugoide difícil de concretar en diseño preliminar.
El control es fundamental a baja velocidad para tener capacidad de rotación en despegue y maniobra en aproximación.
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Estabilidad Estática y Dinámica
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Uso de la teoria de pequeñas perturbaciones para obtener las matrices invarienteas con el tiempo - Linear Time Invariant Matrix (LTI): u - forward speed - angle of attack (AoA) q - pitch rate - pitch angle e – elevator deflection
Análisis de Estabilidad Longitudinal - I
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Análisis de Estabilidad Longitudinal - II
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Análisis de Estabilidad Longitudinal - III
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Análisis de Estabilidad Longitudinal - IV
Modelo Matricial de “State Space”
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Análisis de Estabilidad Longitudinal - V
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.
.
Derivadas de estabilidad dimensionales
.
.
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Conversión nomenclatura
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3
2
3
+ 2
0
0
0
0
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Uso de la teoria de pequeñas perturbaciones paraobtener las matrices invarienteas con el tiempo - Linear Time Invariant Matrix (LTI): v – side-slip velocity p – roll rate r - yaw rate - bank angle - heading angle a – aileron deflection
Análisis de Estabilidad Lateral-Direccional - I
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Análisis de Estabilidad Lateral-Direccional - II
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Análisis de Estabilidad Lateral-Direccional - III
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Análisis de Estabilidad Lateral-Direccional - IV
Modelo Matricial de “State Space”
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Análisis de Estabilidad Lateral-Direccional - V
0
Derivadas de estabilidad dimensionales
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Longitudinal: must be zero. must be negative.
Lateral: must be negative with magnitude half of
Dynamic lateral stability criteria : Class airplane I Flight Phase regime A:
Minimum Dutch damping ratio of 0.19 Minimum Dutch natural frequency 1.0 rad/sec
0,MC
a
cgMC
,
lC
nC
Criterios de Estabilidad Estática
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Autovalores
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∓Autovalores
Time to double or half
0.693 0.693
ω
→ parte real del autovalor
→ parte imaginaria del autovalor
→ frecuencia natural
→ amortiguamiento
Cycles to double or half
0.110 0.1101
Logarithmic decrement
log 2
= 0.693 0.693
1
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Aproximaciones - Longitudinal
autovalores
autovalores
.
-
-
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Aproximaciones – Lateral-Direccional
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Criterios Estabilidad Estática - I
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Criterios Estabilidad Estática - II
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Criterios Estabilidad Estática - III
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Criterios Estabilidad Estática - IV
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Criterios Estabilidad Estática - V
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Criterios Estabilidad Estática - VI
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Criterios Estabilidad Estática - VII
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Criterios Estabilidad Estática - VIII
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Criterios Estabilidad Estática - IX
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Criterios Estabilidad Estática - X
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Cooper-Harper Pilot Rating Scale
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Airplane Clases
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Categorias de Vuelo – MIL-F-8785CNon-Terminal Flight Fases
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Categorias de Vuelo – MIL-F-8785CTerminal Flight Fases
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Criterios estabilidad dinámica longitudinal
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Criterios estabilidad dinámica lateral-direccional
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Criterios estabilidad dinámica lateral-direccional
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Roll Effectiveness Requirements - I
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Tiempo máximo (segs) que puede tardar en realizar un bank angle de 0º a 60º
Military Airplanes MIL-F-8785C
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Roll Effectiveness Requirements - II
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Tiempo máximo (segs) que puede tardar en realizar un bank angle de 0º a 60º
Military Airplanes MIL-F-8785C
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Roll Effectiveness Requirements - III
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Roll Effectiveness Requirements
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Tiempo máximo (segs) que puede tardar en realizar un bank angle de 0º a 60º
Civil Airplanes
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Bibliografía
Roskam, “Airplane Flight Dynamics and Automatic Flight Controls”, Vol I Bandu N. Pamadi “Performance, Stability, Dynamics, and Control of Airplanes” Airplane Aerodynamics and Performance, Dr. Jan Roskam and Dr. Chuan-Tau
Edward Lan, DARcorporation, 1997. Flight Vehicle Performance and Aerodynamic Control, , Frederick O. Smetana,
AIAA Educaction Series, 2001. Dynamics of Flight: Stability and Control, Bernard Etkin and Lloyd Duff Reid,
John Wiley and Sons, Inc. 1996. Aircraft Design: A Conceptual Approach, Daniel P. Raymer, AIAA Education
Series, 2006.