Simulación Dinámica de Vuelo

Informe de Avance

El Simulador de Vuelo, es una Herramienta Académica para la verificación del comportamiento de la aeronave que como Trabajo Final, se inicia como un Diseño Aerodinámico, evaluando las Performances Cuantitativas, en la Materia Proyecto y Diseño Aerodinámico, Integradora del cuarto nivel de la Carrera Ingeniería Aeronáutica, y finaliza en la Materia Integradora de quinto nivel de la misma carrera, evaluando las Performances Cualitativas de la Aeronave, que son las responsables del 95% de los accidentes no provocados por fallas humanas, por lo que son el objeto de análisis en los Centros de Ensayos en Vuelo, y de Certificación de las Aeronaves para su producción industrial.




El Proyecto tiene por objeto obtener una herramienta académica que permita observar el comportamiento "en vuelo" de la aeronave bajo desarrollo, y estudiar el comportamiento de las aeronaves en las zonas no lineales. En su utilización como herramienta docente para la utilización de los alumnos y docentes (y de servicios a terceros, en especial como en los casos de los accidentes mencionados, o de diseñadores aficionados, conocido como "aeronaves experimentales"), facilitarán la utilización en materias de la carrera como:

a) Proyecto y Diseño Aerodinámico: Determinación de las Performances Cuantitativas hasta velocidades correspondientes a Mach 5 (variables con la altura de vuelo).
b) Mecánica del Vuelo: Determinación de las Performances Cualitativas de Certificación para las mismas condiciones anteriores.
c) Propulsión: En este Proyecto la potencia y/o Tracción aplicada en las distintas condiciones de vuelo, son solo un porcentaje de una potencia y/o Tracción Máxima disponible. Están Previstos Proyectos complementarios a futuro en los que se modelarán los distintos tipos de Plantas de Poder, para simular condiciones de funcionamiento gasodinámica y termodinámica internas normales y especialmente anormalidades y situaciones críticas de vuelo.
d) Instrumentos y Equipos de Equipos de Abordo.
e) Aviónica: Sistemas electrónicos de Actitudes y de Navegación, Aproximación, y Aterrizaje de Precisión y No Precisión.
f) Estructuras Aeronáuticas: En este Proyecto las estructuras aeronáuticas se consideraron rígidas, pero es un objetivo futuro la incorporación complementaria de estructuras elásticas, dada su influencia en la Mecánica del Vuelo.
g) Sistemas del avión: Sistemas Hidráulicos, Sistemas Neumáticos, Sistemas Eléctricos, Sistemas de Combustible, Sistemas de Presurización, Sistemas de Calefacción, etc.
h) Aeropuertos, Navegación (apoyo exterior a la aeronave) e Impacto Ambiental.



Direccion General del Proyecto

Corresponde a la dirección todos los aspectos relacionados con el desarrollo del Simulador, en este sentido es conveniente describir las características del Simulador a los efectos de la introducción en el problema:

Los Simuladores de Vuelo más conocidos, son dispositivos creados para entrenamiento de tripulaciones, ya que permite generar situaciones de emergencia sin poner en riesgo la vida de personas ni la aeronave real. Su funcionamiento está apoyado principalmente en una gran base de datos de performances cualitativas y cuantitativas de vuelo, relevadas en vuelo, del avión que ya existe y del que se pretende simular su vuelo, los programas, basados en esta información se interpola entre datos discretos con algún algoritmo y se reproducen los parámetros del avión original.

El Proyecto Simulación Dinámica del Vuelo, es en cambio un proyecto multidisciplinario y muy complejo, esencialmente debido al hecho que en él, se trata de simular el vuelo de aeronaves en la fase de desarrollo, y por y tanto aún no construidas, para verificar performances de todo tipo y el comportamiento en vuelo. En este caso los parámetros a reproducir deben ser calculados a partir de todas las cargas exteriores e interiores que se generan en el avión, como así también de todas las características geométricas, aerodinámicas, inerciales y funcionales, traduciéndose en aceleraciones.

Su complejidad radica en el hecho que lo anterior desemboca en los métodos clásicos analíticos, que requieren de la integración de un sistema acoplado de nueve ecuaciones diferenciales en derivadas direccionales (aunque su integración sea numérica), exige que las mismas sean lineales, y cada una linealmente independiente de las demás. Sin embargo estas integraciones, además, no permiten actuar como un sistema interactivo, es decir, iniciado el proceso de cálculo, no se pueden introducir en el proceso nuevos valores de que modifiquen constantes que caracterizan las ecuaciones diferenciales, requerimiento también inevitable aun utilizando el "Espacio de los Estados" o simplemente "Variables de Estado" ni permite introducir variables aleatorias de cualquier tipo.

La aplicación de "Variables de Estado" requiere de un complejo replanteo de las mismas, que escapa a los objetivos del presente informe.