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Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA
ENGENHARIA AERONÂUTICA E MECÂNICA (33011010008P0)
INFLUENCE OF AIRCRAFT FLEXIBILITY UPON HANDLING QUALITIES AND PILOT MODELING
DANIEL DREWIACKI
TESE
24/07/2019

O presente trabalho encontra-se na fronteira entre as disciplinas de qualidade de voo e aeroelasticidade. As an´alises de estabilidade e controle baseadas em modelos de piloto e crit´erios de qualidade de voo focados no problema do PIO (Pilot-Induced Oscillation, ou oscila¸co˜es induzidas pelo piloto) assumem o modelo da aeronave como um corpo r´ıgido. No entanto, a constante demanda por aeronaves mais eficientes tem levado ao aumento da flexibilidade das mesmas, motivo pelo qual a separac¸˜ao de frequˆencias entre os modos de corpo r´ıgido e flex´ıvel torna-se menor e a aproxima¸c˜ao de corpo r´ıgido n˜ao ´e mais v´alida. Al´em disso, um outro fenˆomeno torna-se mais evidente com o aumento da flexibil- idade, que ´e o acoplamento biodinˆamico. Trata-se de um efeito causado pelas vibra¸co˜es estruturais da aeronave, em especial no cockpit, responsa´veis por levar o piloto a intro- duzir comandos involunta´rios nos controles da aeronave. Nesse caso, uma instabilidade na malha de controle formada entre a aeronave e o piloto causa um tipo de fenˆomeno diferente, chamado de PAO (Pilot-Assisted or Augmented Oscillations, ou oscila¸co˜es au- mentadas pelo piloto). No presente trabalho, ´e estudada a importaˆncia de considerar a influˆencia da dinˆamica flex´ıvel nas aeronaves no estudo do fenˆomeno PIO pela aplica¸c˜ao de crit´erios de qualidade de voo nos dom´ınios da frequˆencia e do tempo utilizando um modelo dinˆamico de aeronave flex´ıvel. Estas an´alises s˜ao focadas no eixo longitudinal por uma questa˜o de escopo. O fenˆomeno do acoplamento biodinˆamico tamb´em ´e consider- ado. Um modelo misto de piloto considerando comandos volunt´arios e involunta´rios ´e apresentado. Como resultado, neste trabalho s˜ao exploradas tanto a influˆencia dos efeitos aeroel´asticos nas qualidades de voo da aeronave, como tamb´em a validade dos crit´erios de qualidade de voo para aeronaves mais flex´ıveis. Finalmente, baseado nos resultados das simula¸co˜es variando-se os trˆes elementos b´asicos de PAO, um novo crit´erio de qualidade de voo ´e apresentado para o problema de PAO.

OSCILAÇÃO INDUZIDA PELO PILOTO;CARACTERISTICAS DE VOO;mANOBRABILIDADE;CONTROLE DE AERONAVE
This work is placed on the edge of the handling qualities and aeroelasticity disciplines. The handling qualities analysis based upon pilot models and frequency domain criteria focused on the Pilot-Induced Oscillations (PIO) phenomenon assume the aircraft model as a rigid body. As aircraft become more flexible due to the continuous demmand for more efficient aircraft, the frequency separation between rigid and elastic modes becomes smaller and therefore those rigid body approximations may no longer be valid. Moreover, another phenomenon may become more evident with increasing flexibility, which is the biodynamic feedthrough. This effect is originated by structural vibrations of the aircraft, especially those at the cockpit, that is responsible for the involuntary inceptor commands made by the pilot. In this case, an instability in the closed-loop system formed by the aircraft and the pilot may cause a different phenomenon, called Pilot-Assisted (or Augmented) Oscillations (PAO). In the present work, the importance of considering the influence of airframe flexibility in the study of handling qualities (especially PIO) by the application of frequency and time-domain criteria using a flexible aircraft dynamic model is addressed. The analysis herein presented are focused on the longitudinal axis for a matter of scope. It is also proposed a mixed pilot model that considers an active channel responsible for the cognitive pilot actions for aircraft maneuvering, and a passive channel that models the effects of the involuntary responses due to structural vibration. As a result, not only the aeroelastic effects upon handling qualities are explored, but also the validity of handling qualities criteria for more flexible aircraft. Finally, based on pilot simulations results varying the three basic elements of PAO, a new handling qualities criterion is proposed in order to address the PAO problem.
FLEXIBLE AIRCRAFT;PIO;PAO
01
268
INGLES
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA
O trabalho possui divulgação autorizada
TD-DANIEL DREWIACKI.pdf

Contexto

Projeto aeronáutico, estruturas e sistemas aeroespaciais
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Banca Examinadora

FLAVIO JOSE SILVESTRE
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
FLAVIO JOSE SILVESTRE Docente - PERMANENTE
ROBERTO GIL ANNES DA SILVA Docente - PERMANENTE
ANTONIO BERNARDO GUIMARAES NETO Participante Externo
FLAVIO LUIZ CARDOSO RIBEIRO Docente - PERMANENTE
FERNANDO JOSE DE OLIVEIRA MOREIRA Participante Externo
JORGE HENRIQUE BIDINOTTO Participante Externo
CARLOS EDUARDO STOLF CESNIK Participante Externo

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Não
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