İTÜ-hafif ticari helikopter uçuş dinamiği, kararlılık analizi ve geliştirilmiş kontrol sistemleri tasarımı
ITU-light commercial helicopter flight dynamics, stability analyses and advanced control systems design
- Tez No: 293795
- Danışmanlar: PROF. DR. ELBRUS CAFEROV
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 424
Özet
Bir ana rotor ve bir kuyruk rotor yapılandırmasından oluşan geleneksel helikopter tipi olarak İTÜ-ROTAM Merkezi tarafından tasarlanan helikopterin prototipi TAI tesislerinde üretim aşamasındadır. Bu hava aracının dinamik modelini oluşturmak ve kontrol sistemleri tasarlamak ve sınamak amacı ile bu tez çalışmasında altı serbestlik dereceli uçuş dinamiği, ana ve kuyruk rotor dinamiği ve aerodinamiği, hava aracının aerodinamiği, pilot, geleneksel ve geliştirilmiş kontrol sistemi modelleri oluşturulmuş ve simülasyonları yapılmıştır. Bu modelleme, simülasyon, kararlılık ve performans analizleri birbirine bağımlı çapraz etkileşimli doğrusal olmayan denklemlerden oluşmaktadır. Kontrol sistemleri tasarımlarını daha kolay kılabilmek için doğrusal olmayan helikopter uçuş dinamiği modelinin durum değişkenleri ağırlık merkezine etki eden üç asal eksendeki çizgisel hızlar (u, v, w), açısal hızlar (p, q, r) ve yönelme açıları (?-yuvalanma, ?-yunuslama) olarak seçilmiş ve tanımlanmıştır. Bunun için rotor palasının çırpma ve gecikme dinamikleri analitik çözülerek doğrusal olmayan helikopter uçuş dinamiği modelinin serbestlik dereceleri azaltılarak basitleştirilmiş ve gerçek zamanlı benzetimi sağlanmıştır. Bunun yanında prototip helikopter doğrusal uçuş dinamik modelini kararlılık ve kontrol türevleri cinsinden yazılmış ve hesaplanmıştır. Değişik uçuş modları için transfer fonksiyonları çıkartılmıştır. Geleneksel insan operatör modelinin yetersiz kaldığı durumlar için geliştirilmiş pilot modeli tasarlanmıştır. Böylece çok girişli çok çıkışlı (MIMO) pilot-uçuş dinamiği modelinin kapalı-çevrim benzetimleri yapılmıştır ve pilotun kabiliyetleri sınanmıştır. Pilot yanında helikopter uçuş dinamiği modelini kararlı kılabilecek kararlılık arttırıcı sistemler (KAS) ve otomatik uçuş kontrol sistemleri (OUKS) tasarımına yer verilmiştir. Geleneksel kontrol tekniklerinin yetersiz kaldığı KAS tasarımında geliştirilmiş kontrol teknikleri ile uçuş dinamiği modelinin kararlılığı sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
A single main rotor with a tail rotor configured conventional helicopter is designed by ITU-ROTAM Center and the rotorcraft is in manufacturing phase in Turkish Aerospace Industry (TAI). In this thesis, to model helicopter dynamics and design control systems, six degree of freedom flight dynamics, main and tail rotor dynamics and aerodynamics, aircraft aerodynamics, pilot, conventional and developed control system models are obtained and simulations are performed as objectives of prototype helicopter flight dynamics, design and examination of control systems. The modeling, simulations, stability and performance analyses are interconnected nonlinear equations. State variables of nonlinear helicopter model are selected and defined to be body velocities (u, v, w), body angular rates (p, q, r) and attitude angles (?-roll, ?-pitch) to ensure easiness of control systems design. For this purpose rotor blade flapping and lagging dynamics are solved analytically to reduce degree of freedom for simplicity of nonlinear helicopter dynamics and to obtain simulation capability in real-time. Beside, linear helicopter dynamics are written and calculated in terms of stability and control derivatives. Transfer functions for different flight modes are obtained. Developed pilot model is designed when conventional human operator was insufficient. Therefore, multi-input multi-output (MIMO) pilot-flight dynamics model closed-loop simulations are performed and capability of the pilot is tested. Beside the pilot, the design of stability augmentation systems (SAS) and automatic flight control systems (AFCS) for stabilization of helicopter flight dynamics is studied. Developed control techniques ensure stability of flight dynamics model where conventional control techniques were insufficient in SAS design.
Benzer Tezler
- İTÜ-HTH tork tüpü tasarımı ve testleri
Design and test of İTU-HTH's torque tube
MUZAFFER KUZUBAŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Bir helikopterin yer rezonansına karşı ileri-geri sönümleyici tasarımı
Design of lead-lag damper to avoid ground resonance of a helicopter
FATİH ÖZBAKIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Niyobyum borür katkılı Al5Si hibrit tozların ve kompozitlerin mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme yöntemleriyle geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Developing and characterization of niobium boride reinforced Al5Si hybride powders and composites with mechanical alloying and pressureless sintering methods
EZGİ BURCU ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Gesture recognition and customization on textile-based pressure sensor array
Tekstil tabanlı basınç sensörü dizisinde hareket algılama ve kişiselleştirme
İLKNUR ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN İNCE
- A heavy duty diesel engine exhaust manifold thermo mechanical fatigue test rig design, analysis and verification
Ağır vasıta dizel motor egzoz manifoldu termomekanik yorulma test sistemi tasarımı, analizi ve doğrulanması
UĞUR ERKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
DR. UMUD ESAT ÖZTÜRK