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Desenvolvimento de um sistema de aumento de estabilidade longitudinal de uma aeronave com enflechamento negativo e canard, com ensaios em túnel de vento / Development of a longitudinal stability augmentation system of a forward swept wing and canard airplane, with wind tunnel testing

Pereira, Natanael de Carvalho 19 August 2005 (has links)
As pesquisas modernas em aeronáutica envolvem a expansão dos envelopes de vôo, como resultado do desejo de melhorar a manobrabilidade e controlabilidade em operações táticas, e melhorar a segurança do vôo. Esses objetivos podem ser alcançados através do desenvolvimento de sistemas automáticos de controle de vôo. Os sistemas de controle aplicados a aeronaves podem ser desenvolvidos e simulados através de métodos computacionais. No entanto, existem imperfeições na simulação computacional por não se conseguir reproduzir algumas características do vôo real ou devido a simplificações no modelo matemático da aeronave. Desta forma, a construção de um modelo físico de uma aeronave em escala reduzida e a implementação de um controlador a este modelo, torna-se uma ferramenta bastante importante para validar resultados teóricos e métodos computacionais. Os custos associados a estes testes são geralmente muito menores que aqueles dos ensaios em vôo e com maior flexibilidade de instrumentação. Este trabalho descreve a construção de um modelo de aeronave, baseado no X-29, o desenvolvimento de um mecanismo de fixação do modelo ao túnel de vento, tipo rótula, e a implementação de um sistema de aumento de estabilidade longitudinal, através de um sistema de controle automático. O modelo físico possui uma configuração de asa com enflechamento negativo e canard, e que tende a ser inerentemente instável, sendo necessário o auxílio de um sistema de aumento de estabilidade. Testes de estabilidade dinâmica em arfagem foram realizados no túnel de vento em diferentes posições do centro de gravidade. Os parâmetros de estabilidade foram registrados e analisados através de uma curva de ajuste exponencial. / Modern aeronautical research involves flight envelope expansion as the result of a desire for improvement in tactical operation handling qualities and improvement in flight safety. These objectives can be achieved through the development of automatic flight control systems. Aircraft flight control systems can be developed and simulated through computational methods. However, there are imperfections in the computational simulation of flight dynamics due to the difficulty in reproducing real flight conditions or due simplifications in the aircraft mathematical model. The construction of a reduced scale physical aircraft model and the implementation of a controller is a very valuable tool to validate theoretical results and computational methods. The costs associated with these tests are usually much smaller than those associated with full scale flight testing and may offer greater flexibility for instrumentation. The present work describes the construction of an airplane model, based on the X-29, the development of a wind tunnel gimbal type support and the implementation of a longitudinal stability augmentation system using automatic flight control. The model configuration has forward swept wings and canard with a tendency to be inherently unstable and, thus, requiring a stability augmentation system. Pitching dynamic stability tests where conducted in a wind tunnel in different center of gravity positions. Stability parameters were acquired and analyzed by exponential fit curve.
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Desenvolvimento de um sistema de aumento de estabilidade longitudinal de uma aeronave com enflechamento negativo e canard, com ensaios em túnel de vento / Development of a longitudinal stability augmentation system of a forward swept wing and canard airplane, with wind tunnel testing

Natanael de Carvalho Pereira 19 August 2005 (has links)
As pesquisas modernas em aeronáutica envolvem a expansão dos envelopes de vôo, como resultado do desejo de melhorar a manobrabilidade e controlabilidade em operações táticas, e melhorar a segurança do vôo. Esses objetivos podem ser alcançados através do desenvolvimento de sistemas automáticos de controle de vôo. Os sistemas de controle aplicados a aeronaves podem ser desenvolvidos e simulados através de métodos computacionais. No entanto, existem imperfeições na simulação computacional por não se conseguir reproduzir algumas características do vôo real ou devido a simplificações no modelo matemático da aeronave. Desta forma, a construção de um modelo físico de uma aeronave em escala reduzida e a implementação de um controlador a este modelo, torna-se uma ferramenta bastante importante para validar resultados teóricos e métodos computacionais. Os custos associados a estes testes são geralmente muito menores que aqueles dos ensaios em vôo e com maior flexibilidade de instrumentação. Este trabalho descreve a construção de um modelo de aeronave, baseado no X-29, o desenvolvimento de um mecanismo de fixação do modelo ao túnel de vento, tipo rótula, e a implementação de um sistema de aumento de estabilidade longitudinal, através de um sistema de controle automático. O modelo físico possui uma configuração de asa com enflechamento negativo e canard, e que tende a ser inerentemente instável, sendo necessário o auxílio de um sistema de aumento de estabilidade. Testes de estabilidade dinâmica em arfagem foram realizados no túnel de vento em diferentes posições do centro de gravidade. Os parâmetros de estabilidade foram registrados e analisados através de uma curva de ajuste exponencial. / Modern aeronautical research involves flight envelope expansion as the result of a desire for improvement in tactical operation handling qualities and improvement in flight safety. These objectives can be achieved through the development of automatic flight control systems. Aircraft flight control systems can be developed and simulated through computational methods. However, there are imperfections in the computational simulation of flight dynamics due to the difficulty in reproducing real flight conditions or due simplifications in the aircraft mathematical model. The construction of a reduced scale physical aircraft model and the implementation of a controller is a very valuable tool to validate theoretical results and computational methods. The costs associated with these tests are usually much smaller than those associated with full scale flight testing and may offer greater flexibility for instrumentation. The present work describes the construction of an airplane model, based on the X-29, the development of a wind tunnel gimbal type support and the implementation of a longitudinal stability augmentation system using automatic flight control. The model configuration has forward swept wings and canard with a tendency to be inherently unstable and, thus, requiring a stability augmentation system. Pitching dynamic stability tests where conducted in a wind tunnel in different center of gravity positions. Stability parameters were acquired and analyzed by exponential fit curve.

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