Dissertação

{pt_PT=Modelling, Simulation, Analysis and Stabilization of a Flying Wing} {} EVALUATED

{pt=O objectivo desta tese é desenvolver um simulador realista baseado num modelo não-linear com seis graus de liberdade para uma asa voadora com o motivo de servir como ferramenta para estudar a aeronave em diferentes ambientes, como também para planeamento de missões e projecto de controladores de estabilização, para aumentar a prova de conceito do projecto HABAIR. Tais ferramentas podem ser úteis para validar o design da aeronave, minimizando o processo de tentativa e erro em implementações físicas. A popularidade deste tipo de aeronave tem vindo a aumentar nos últimos anos, permitindo operações de mapeamento, monitorização e vigilância com baixo custo-benefício. Para garantir que o simulador é realista, modelos para a atmosfera, aerodinâmica e propulsão são integrados com as equações de Newton-Euler para o corpo rígido e equações da cinemática. O envelope da asa voadora é determinado em função da altitude e da velocidade do ar. Funções para condições de equilíbrio e linearização são desenvolvidas como meio de obter e analisar as versões linearizadas do modelo não-linear. Os modelos longitudinais e laterais, consequências da linearização, permitem aplicar técnicas clássicas de análise para avaliação das dinâmicas do sistema no envelope de voo. As funções para condições de equilíbrio e linearização são validadas pela comparação das respostas dos modelos lineares e não-linear. No final, a implementação do simulador é apresentada, como também um estudo modelo da aeronave em relação a manobrabilidade, dinâmica, controlabilidade, assegurando a viabilidade do asa voadora para voo autónomo num largo espectro do envelope de voo., en=This thesis aims to develop a realistic simulator based on a nonlinear model with six degrees of freedom of a flying wing with the purpose of serving as a tool for studying the aircraft within different environments, as well as for mission planning and stability control design, to add further proof of concept for the HABAIR project. Such tools can be useful for validating aircraft designs, minimizing the process of trial and error in physical implementations. The popularity of this type of aircraft has risen in the past years, allowing for cost-effective mapping, monitoring and surveillance. To guarantee that the simulator is realistic, models for atmosphere, aerodynamics and propulsion are integrated with the Newton-Euler equations for rigid body motion and kinematics equations. The flying wing flight envelope is determined as a function of altitude and airspeed. Trimming and linearization functions are developed as means of achieving and analysing the linearized versions of the nonlinear model. The longitudinal and lateral models, consequence of the linearization, allow the use of classical tools of analysis for the evaluation of the system dynamics throughout the flight envelope. The trimming and linearization functions are validated by comparing the responses of the nonlinear and linearized models. In the end, the simulator implementation is presented, as well as a study of the aircraft model regarding maneuverability, dynamics, controllability, ensuring the feasibility of the used flying wing aircraft for autonomous flight over a wide flight envelope.}
{pt=asa voadora, modelo não-linear, envelope de voo, condições de equilíbrio, estabilização, en=flying wing, nonlinear model, flight envelope, trimming, stabilization}

Novembro 25, 2019, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Alexandra Bento Moutinho

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

José Raul Carreira Azinheira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar