Desarrollo de simulaciones numéricas para estudiar la dinámica de un concepto de aeronave X-HALE-UAV

Abstract

En este trabajo se presenta una herramienta de simulación numérica que permite estudiar el comportamiento dinámico de un concepto simplificado de vehículo aéreo no tripulado (UAV) extremadamente flexible (X) que opera a gran altitud y con gran autonomía (HALE). La aeronave es modelada como una colección de cuerpos rígidos conectados entre sí por articulaciones flexibles. Las ecuaciones que gobiernan la dinámica del sistema se obtienen por medio de una formulación híbrida basada en las ecuaciones de Newton-Euler, para los grados de libertad primarios, y las ecuaciones de Lagrange, para los grados de libertad internos (i.e., aquellos que describen el movimiento relativo entre el fuselaje y las alas). La integración numérica de las ecuaciones de movimiento se realiza simultánea e interactivamente en el dominio del tiempo mediante el método modificado de Hamming, un esquema predictor-corrector de cuarto orden. Las simulaciones numéricas presentadas en este trabajo muestran que el modelo desarrollado permite captar grandes deflexiones de los tramos de ala; posibilitando un estudio integral del acoplamiento dinámico entre los "modos" de cuerpo rígido (o primarios) y los "modos" elásticos (o secundarios) de un concepto X-HALE-UAV. Este trabajo es parte de un proyecto de investigación de mayor envergadura que apunta a mejorar la comprensión de los fenómenos aeroelásticos no-lineales asociados a los vehículos aéreos de gran escala.