Modelo de Datos y Modelo Aerodinámico 6-Dof de Aeronaves para Simulación de Vuelo en Tiempo Real

Abstract

El propósito de este trabajo es presentar el modelo de datos correspondiente a un modelo aerodinámico de seis grados de libertad desarrollado para simular el vuelo de una aeronave, con el objetivo de simular en tiempo real el comportamiento dinámico de vuelo. Así mismo se describe el funcionamiento del motor de simulación que opera sobre el modelo de datos presentado. Como es usual, la aerodinámica de una aeronave es definida mediante un conjunto parámetros adimensionales conocidos como coeficientes aerodinámicos, que son utilizados para calcular las fuerzas y momentos de origen aerodinámico que actúan sobre la aeronave. En particular los parámetros aerodinámicos son afectados por la velocidad de la aeronave, los ángulos relativos de la misma respecto del viento, la altura de vuelo y la deflexión de las superficies de control. Es por esto que para lograr una simulación que se aproxime a la realidad es necesario contar con un gran volumen de información. En el presente trabajo toda esa información es calculada mediante métodos analíticos. En su mayoría se ha utilizando el USAF Stability and Control Datcom (en versión digital). Este procedimiento probó ser rápido pero limitado debido a su incapacidad para estimar los efectos por deslizamiento de la aeronave. El conjunto de datos aerodinámicos que forman parte del modelo fue generado mediante los métodos de análisis, y ha sido organizada de forma tal que del acceso y manejo de la misma sea de óptima performance durante la simulación en tiempo real dentro del motor de simulación. La solución adoptada y presentada en este artículo se basa en el diseño de un modelo de datos de estructura matricial que permite utilizar algoritmos de búsqueda rápidos y eficientes como también mecanismos de interpolación simples. Se eligió la configuración de la base de datos en matrices multidimensionales compuestas de coeficientes heterogéneos. Dependiendo del tipo de coeficientes, las matrices pueden tener dos, tres y hasta cuatro dimensiones. Se presenta el método de cálculo utilizado y los resultados obtenidos. Como parte final del trabajo se presentan los resultados de ensayos realizados en el motor de simulación sobre el modelo aerodinámico de 6 grados de libertad del avión IA-63 Pampa.