Systém řízení letu pro staticky nestabilní malý kluzák

Abstract

Klouzavý let umožňuje dopravu bez pomoci pohonné jednotky či redukovat potřebu motorového letu. Vylepšení vlastností v kluzu má tedy přímý vliv na spotřebu paliva při plnění cílů jako je například doprava. Současné kluzáky a dopravní letadla, která vlastností v kluzu využívají, létají ve staticky stabilních konfiguracích z důvodu ovladatelnosti člověkem. S dostupností řídících systémů je možné využít i konfigurace, které by za manuálního řízení nedovolovaly bezpečný let. Cílem této studie je prozkoumat možnost zvýšení výkonnosti letadel v klouzavém letu za snížené zásoby stability. Výzkum možnosti vylepšení výkonnosti v klouzavém letu při snížené zásobě stability byl doposud realizován zpravidla bez jasných závěrů. Doporučení v této studii jsou podpořena výsledky simulací a uskutečněnými experimenty na speciálně navrženém modulárním letovém demonstrátoru. Tento prostředek je zkonstruován a je vytvořen jeho matematický model v programu MATLAB Simulink. Různá stabilizační řešení jsou popsána v přehledu existujících řešení, některá jsou implementována prostředí MATLAB Simulink. Vybraná řešení pak stabilizují testovací platformu. Na matematickém modelu jsou demonstrovány změny letových vlastností v závislosti na konfiguraci a míře stability letounu. Poznatky ze simulací jsou použity pro návrh letových testů, které jsou realizovány. Porovnáním reálných testů s výsledky simulací vznikne diskuze možností klouzavého letu za snížené zásoby stability a doporučení pro zlepšení výkonnosti letadel v kluzu.

Gliding flight enables an aircraft to fly without a need of a propulsion or reduces the propulsion required. Improvements in glide characteristics have a direct positive effect on fuel consumption. To establish good handling characteristics for a human pilot, current aircraft that utilize the gliding characteristics fly statically stable. With the introduction of modern controllers, an aircraft can fly statically unstable while causing no extra hazard. The goal of this study is to investigate a possibility of flight performance improvement in gliding for an aircraft with relaxed static stability. Previous research on this topic was not very extensive and did not provide clear conclusions. In this work, the determination of possibilities is supported by data from simulations and measurements from real-life flight tests. A custom testbed aircraft was designed and implemented to an accurate mathematical model in MATLAB Simulink. Existing aircraft stabilization solutions were investigated, set in MATLAB Simulink, and the most suitable conformation integrated in the testbed aircraft. Simulations provided conclusions which were used to design the flight-test scenarios. Flight tests were carried out and compared to the simulation results giving differences that result in the possibility of setting recommendations for a gliding flight, particularly with a configuration of relaxed static stability.