دینامیک و کنترل پرواز هواپیمای آیروالاستیک
چکیده
در این پایان نامه مسأله دینامیک پرواز و کنترل هواپیماهای آیرولاستیک بررسی می شود. بدین منظور معادلات حاکم بر حرکت این هواپیماها به شکلی که امکان شبیه سازی کامپیوتری پرواز را به شیوه ای کارا مهیا سازند ارائه خواهند شد. چنین شبیه سازیهایی می توانند فرایند طراحی هواپیما را تسهیل سازند و به ویژه در طراحی پرنده های بدون سرنشین که نیازمند به کارگیری اتوپایلوتهای کارامد با گستره وسیعی از وظایف هدایت و کنترل پرواز و عملیات پرنده هستند، سودمند خواهند بود. با این انگیزه و بر مبنای تئوریهای موجود، کل هواپیما به صورت یک سیستم یکپارچه در نظر گرفته شده است و زمینه های مرتبط با پرواز هواپیمای انعطاف پذیر همچون دینامیک تحلیلی، دینامیک سازه، آیرودینامیک و کنترل در یک فرمولبندی ریاضی یکپارچه شده اند. این فرمولبندی براساس اصول اولیه دینامیک تحلیلی بنا شده است و به صورت طبیعی حرکتهای صلب هواپیما را به صورت یک کل و نیز جابجاییهای الاستیک اجزای آنرا همچون بال، بدنه و دم همراه با نیروهای آیرودینامیکی، پیشرانش و کنترل در بر می گیرد. حرکت هواپیما به صورت سه حرکت انتقالی و سه حرکت دورانی چارچوب مرجع متصل به بدنه تغییرشکل نیافته، که به صورت چارچوب بدنه هواپیما عمل می کند، و نیز جابجاییهای الاستیک هر یک از اجزای انعطاف پذیر هواپیما نسبت به چارچوب مربوط به خود بیان شده است. تأثیرهای آیرودینامیک ناپایا در محاسبه نیروها و گشتاورها در نظر گرفته شده اند. انجام ساده سازیهای مناسب، معادلات حرکت را به شکلی مناسب جهت شبیه سازی کامپیوتری به دست می دهد. این معادلات را می توان جهت به دست آوردن پاسخ هواپیما هم به ورودیهای اعمال شده توسط خلبان یا سیستم کنترل و هم ورودیهای ناشی از اغتشاشات جوی به کار برد. زمان و توان محاسباتی موردنیاز نسبتاً پایین جهت حل معادلات، این روش را به ویژه در کاربردهای کنترل پرنده های بدون سرنشین مناسب می سازد. ضمن بررسی پایداری پرواز پایا، پاسخ سیستم غیرخطی آیروالاستیک به ورودیهای کنترلی و اغتشاشات جوی در چند مثال عددی ارائه شده است و چند قانون کنترل خطی و غیرخطی حلقه بسته جهت کنترل برخی مانورهای هواپیما تحقیق شده اند.
