Flight simulation and control of fixed-wing aircraft
Sabit kanatlı uçakların uçuş benzetimi ve kontrolu
- Tez No: 246816
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ, PROF. DR. MEHMET ŞERİF KAVSAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Uçuş denetim sistemleri, Uçuş denetimi, Uçuş dinamiği, Flight control systems, Flight control, Flight dynamics
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, sabit kanatlı uçakların dinamiği araştırılmıştır. Uçuş kontrol sistemlerinin gelişimi tarihsel olarak anlatılmıştır. Bir taşıma uçağı model olarak seçilmiştir. Uçağın hareket denklemlerinde kullanılan uçak kararlık ve kontrol türevleri, gövde eksen takımına göre uçak geometrisi ve uçuş koşulu AAA yazılımında modellenerek elde edilmiştir. Uçağın doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik modeli gövde eksen takımına göre oluşturulmuştur. Doğrusal olmayan denklemler sayısal olarak 4. mertebe Runge Kutta yöntemi kullanılarak, doğrusal denklemler ise hem sayısal olarak 4. mertebe Runge Kutta hem de kesin olarak Laplace dönüşüm yöntemleri kullanılarak çözülmüştür. Uçağın elevator kontrol yüzeyinin değişimlerine verdiği yanıt 3 farklı yöntemle çözülerek kıyaslanmıştır. Kararlılık analizi ilk olarak belli bir uçuş koşulunda uçağın boylamsal hareketi için elde edilen tranfer fonksiyonlarından yararlanılarak yapılmıştır. Uçağın karekteristik denkleminden kısa ve uzun modları hesaplanmıştır. Ayrıca uçağın boylamsal hareketi, Bode çizimi yardımıyla da incelenmiştir. Bir taşıma uçağının uçuş zarfında uçuş kararlık ve kontrol türevlerindeki belirsizlik anlatılmıştır. İki kararlık türevi belirsiz parametre olarak saptanmıştır. Daha sonra dayanıklı uçuş kararlılık analizinde kullanılacak olan Kenar ve Bialas yöntemleri tanıtılmıştır. Tüm olası uçuş koşulları için kararlılık analizi bu iki teorem kullanılarak elde edilen dört polinomun kararlılık analizine indirgenmiştir. Dolayısıyla uçuş kararlılık analizi, bu iki belirsiz kararlık türevinin olası her değişimi için kolaylıkla yapılmıştır. Farklı koşullardaki sabit kanatlı uçakların üç ve altı serbestlik dereceli denge analizleri çalışılmıştır. Üç serbestlik dereceli denge analizi, yatay bir düzlemdeki uçağın hareketine uygulanmıştır. Altı serbestlik dereceli denge analizi, sabit bir irtifada sabit bir yarıçapla dönüş yapan bir uçak için uygulanmıştır. Denge analizleri, Gauss-Seidel ve Newton Raphson yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Bu yöntemler kıyaslamıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the dynamics of fixed-wing aircraft is investigated. The historical development of flight control systems is explained. A transport aircraft is studied. Aircraft stability and control derivatives, which are used in equations of motion of aircraft, are obtained by modelling the aircraft geometry and the given flight condition with respect to the body-axis system at AAA software. Linear and nonlinear dynamic model of the aircraft is obtained with respect to body-axis system. Nonlinear equations are solved by using the 4th order Runge Kutta method numerically and linear equations are solved by using both the 4th order Runge Kutta method numerically and Laplace Transformation method exactly. The aircraft response to elevator deflection is compared by three different approaches. Firstly, the stability analysis is performed by using transfer functions obtained from longitudinal equations of aircraft motion for a given flight condition. The aircraft modes are calculated from characteristic equation. Moreover, longitudinal motion of aircraft is investigated by Bode Plot. The uncertainty of stability and control derivatives is explained. Then, two stability derivatives are determined as uncertain parameters. Afterwards, the Edge and Bialas theorems, which are used for robust flight stability analyses, are introduced. Stability analysis for all possible conditions in the flight envelope is reduced to the stability analysis of four polynomials using these two theorems. Thus, instead of analysing the system for all possible conditions, the stability analysis of aircraft is performed only by invastigating the stability of these four polynomials which are obtained easily. Three and six degree of freedom trim analyses are performed by using the Gauss-Seidel and the Newton-Raphson methods for aircraft in different conditions.These methods are compared.
Benzer Tezler
- System identification and control of a fixed wing aircraft by using flight data obtained from X-plane flight simulator
X-plane uçuş simulasyonundan elde edilen uçuş datası kullanılarak sabit kanatlı bir hava aracının sistem modeli belirlenmesi ve kontrolü
ENDER ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
- Modeling, simulation, and test flight validation of a fixed-wing unmanned aircraft system
Sabit kanatlı bir insansız hava aracının modellenmesi simülasyonu ve test uçuşlarıyla doğrulanması
ERTUĞRUL BARIŞ ÖNDEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT
- Hava araçları için WiFi ve GPS entegrasyonlu uçuş kontrol sisteminin geliştirilmesi ve sabit kanatlı İHA üzerinde uygulanması
Development of flight control system with WiFi and GPS integration for aircraft and implementation on fixed-wing UAV
MUHAMMET GAZİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mekatronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ETHEM KELEKÇİ
- Data-driven reachability-based safety-critical control of fixed-wing aircraft
Veri odaklı, erişilebilirlik tabanlı, güvenlik açısından kritik sabit kanatlı uçakların kontrolü
ZÜLFÜ KUZU
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA YILDIZ TAŞCIKARAOĞLU
- Design of an autonomous landing control algorithm for a fixed wing unmanned aerial vehicle (UAV)
Sabit kanatlı bir insansız hava aracının (İHA)otomatik iniş sistemi için kontrol algoritması tasarımı
VOLKAN KARGIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. İLKAY YAVRUCUK