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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

9

.

.

Derivadas de estabilidad dimensionales

.

.

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Formulación Pamadi - I

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Formulación Pamadi - II

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Formulación Pamadi - III

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Conversión nomenclatura

13

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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Formulación Pamadi - I

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Formulación Pamadi - II

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Formulación Pamadi - III

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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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Mission Profile - I

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Mission Profile - II

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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

47

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

48

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

50

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.