EA-291: Piloto Automático para VANT´s

1. EA-291:Piloto Automático para VANT´s Levantamento das funções de transferência de um aeromodelo Maurício Morales Joaquim Neto Dias

2. Introdução Função de transferência é uma representação matemática da relação entre um input e um output de um sistema linear e invariante no tempo. Exemplo de funções de transferência de uma aeronave, que relaciona o ângulo de atitude (θ) com a deflexão de profundor (δe):

3. Como obter as FT de uma aeronave? • 1ª Metodologia:

4. 2ª Metodologia: Advanced Aircraft Analysis (AAA)

5. AAA: Dados de entrada requeridos • Condição de voo desejada (escolhida pelo operador): • Altitude (h) • Número de Mach (M) • Velocidade horizontal (u0) • Pressão dinâmica (Q) • Ângulo de ataque (α)

6. AAA: Dados de entrada requeridos • Massa: medição direta; • Posição do CG: calculado durante a pesagem; • Inércias: medição em laboratório, para pequenas aeronaves.

7. AAA: Dados de entrada requeridos • Parâmetros geométricos (asa, empenagens, fuselagem): medição direta;

8. AAA: Dados de entrada requeridos • Parâmetros aerodinâmicos: necessário consultar bancos de dados;

9. AAA: Dados de entrada requeridos • Parâmetros propulsivos; • Obs: não são geradas funções de transferência propulsivas. Para isso é necessário levantar curvas de tração em função da velocidade e rpm, por exemplo. • Lacava, P. T.; Martins, C. A.; Pimenta, A. P.; Neto, C. G.; Violato, G.; “Modelo de desempenho do sistema propulsivo do VANT-ITA”, Proceedings of the 11th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering – ENCIT 2006, São José dos Campos, Brasil, 2006

10. AAA: Coeficientes calculados • Coeficientes de Estado Estacionário (CL1,Cm1, CD1,CmT1, CTx1);

11. AAA: Coeficientes calculados • Coeficientes de arrasto e momento para sustentação nula (CD0,Cm0);

12. AAA: Coeficientes calculados • Coeficiente de sustentação para ângulo de ataque nulo (CL0);

13. AAA: Coeficientes calculados • Derivadas de estabilidade longitudinais e látero-direcionais;

14. AAA: Coeficientes calculados • Derivadas de controle longitudinais (CDδe, CLδe, Cmδe);

15. AAA: Coeficientes calculados • Derivadas de controle látero-direcionais (CYδa, Clδa, Cnδa, CYδr, Clδr, Cnδr);

16. Outras metodologias: • Ensaios Computacionais (CFD) • Ensaios em túnel de vento • Ensaios em voo

17. Ensaios em túnel de vento • Owens, D.B.; Brandon, J. M.; Croom, M. A.; Fremaux, C. M.;Heim, E. H.; Vicroy, D. D. Overview of Dynamic Test Techniques for Flight Dynamics Research at NACA LaRC (Invited). Hampton, VA. NASA: 2006 (AIAA Paper-2006-3146).

18. Túnel de vento Vs. AAA • Comparação entre os valores experimentais e os estimados pelo método semi-empírico. • Platanitis, G. and Shkarayev, S., “Integration of an Autopilot for a Micro Air Vehicle,” NASA Report, June 2005 .

19. Conclusão • Foram apresentadas algumas metodologias para obtenção das funções de transferência de uma aeronave; • Foi mostrado como o software AAA pode ser utilizado para obtenção dos coeficientes necessários à obtenção das FT; • Quanto mais dados de entrada relativos ao modelo forem conhecidos, melhores serão as estimativas do software AAA; • É necessário integrar os métodos para obter um modelamento fiel do VANT.

20. Perguntas?