Geri Dön

Emergency safe landing trajectory planning and control of a damaged airplane

Hasarlı bı̇r uçağın acı̇l güvenlı̇ ı̇nı̇ş yörünge planlaması ve kontrolü

PDF İndir

  1. Tez No: 739929
  2. Yazar: DAVOOD ASADIHENDOUSTANI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHDİ SABZEHPARVAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2014
  8. Dil: Farsça
  9. Üniversite: Amirkabir University of Technology
  10. Enstitü: Yurtdışı Enstitü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 293

Özet

Bu tez, yerel araziye yakın uçan yapısal hasarlı bir uçağın güvenli iniş yörüngesinin oluşturulması için etkili bir yaklaşım sunmaktadır. Bir uçak hasara maruz kaldığında, sistem parametreleri hasarın konumuna ve miktarına bağlı olarak ciddi şekilde değişir. Otopilot, önemli hasar durumunda uçak kontrolünü sürdüremez. Bir uçağın hasar sonrası kurtarılabilirliği ve beka kabiliyeti için ön koşul, performansının ve uçuş zarfının daha iyi anlaşılmasıdır. Bu makalede, kanat hasarlı uçağın manevra uçuş zarfı ve manevra uçuş zarfı içindeki stabilite özellikleri, farklı kanat hasarları ve farklı irtifalar için incelenmiştir. Buna ek olarak, hasarın hareket modları, yol tutuş kalitesi ve boylamsal ve yanal yönlü bağlantı üzerindeki etkisini göstermek için özvektör analizi kullanılmıştır. Genel analiz, uçuşun devamı ve güvenli iniş için gerekli olan uçak performansı ve dinamikleri üzerindeki kanat hasarı etkisinin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlar. Hasarlı bir uçağın manevra uçuş zarfı, her bir trim durumundaki yerel stabilite ve uçuş kalitesi analiz edilerek tahmin edilir. Bir uçuş zarfı sınırına olan trim durumu mesafesi, hasar sonrası uçuş için trim koşullarının seçimine öncelik vermek için Güvenlik Değeri Endeksi (SVI) olarak tanımlanan yeni bir kriter sağlar. Yerel komşuluktaki trim durumları ve trim koşulları arasındaki geçiş manevralarını içeren bir yörünge segmentleri kütüphanesi bir kontrolör kullanılarak oluşturulur. Araziden kaçınma, SVI ve iniş yönü ve konumu, hava hızı, süzülme eğimi ve eğim açısı gibi güvenli iniş gereksinimleri gibi kriterlere dayalı olarak trim durumu dizilerinden oluşan acil iniş yörüngelerini hızlı bir şekilde tanımlamak için potansiyel bir alan stratejisi kullanılır. Ağırlıklar ayarlanarak maliyet kriterleri dengelenir. Önerilen yaklaşımın güvenli iniş yörüngelerini otonom olarak planlama kabiliyetini göstermek için iniş senaryoları sunulmuştur. Yörünge üretimi için kullanılan arama algoritması yerel bir algoritma olduğundan, algoritmanın optimum performansını artırmak için engel maliyeti, giriş sanal targrtları üzerinde bazı değişiklikler uygulanmıştır. Simülasyon sonuçları algoritmanın performans artışını göstermektedir. Kanat hasarı ile birlikte hidrolik veya yakıt hatlarında hasar veya kanatta yangın gibi bazı acil durumlar olabilir ve bunlar yörünge üretiminde dikkate alınır. Bizim durumumuzda farklı maliyet fonksiyonlarının dikkate alınması Çok Amaçlı Optimizasyon problemine yol açmaktadır. Bu nedenle, algoritma performansını artırmak için bir sonraki adımda farklı kriterlerin ağırlığını atamak için öznel-nesnel bir yöntem kullanılır. Öznel yaklaşımda Pareto analizi kullanılırken, nesnel ağırlık atamasında bulanık bir operatör kullanılarak Entropi yöntemi ile birleştirilmiştir. Pilotun farklı alt sistemlerden (Arıza Tespit ve Tanımlama, iniş yeri seçimi, yörünge oluşturma...) bilgiye ihtiyaç duyması nedeniyle, acil uçuş yönetim sistemi çerçevesinde bir pilot arayüzü ve yer seçimi algoritması tasarlanmış ve sunulmuştur. Tasarlanan yörüngenin yörünge üretim sistemi tarafından takip edilmesi bir takip kontrolörü gerektirmektedir. Bu tezde, uçuş değişkenlerini takip etmek için çoklu model yapısına sahip doğrusal olmayan gürbüz bir kontrolör tasarlanmıştır. Tasarlanan kontrolörün performansı gürültü, bozulma ve kanat hasarı varlığında doğrulanmıştır.

Özet (Çeviri)

This thesis presents an efficient approach for safe landing trajectory generation of an airplane with structural damage to its wing flying in proximity to the local terrain. While an aircraft experiences damage, system parameters severely change depend on the damage location and quantity. The autopilot is not able to maintain airplane control in case of considerable damage. A preliminary requirement for recoverability and survivability of an aircraft after the damage is a better understanding of its performance and flight envelope. In this paper, wing-damaged airplane maneuvering flight envelope and stability properties inside the maneuvering flight envelope, are investigated for different wing damages and at different altitudes. In addition, eigenvector analysis is utilized to demonstrate the effect of damage on motion modes, handling quality, and longitudinal and lateral-directional coupling. The overall analysis provides a comprehensive understanding of the wing damage effect on airplane performance and dynamics that is essential for continuing flight and safe landing. A damaged airplane maneuvering flight envelope is estimated by analyzing the local stability and flying quality at each trim condition. Trim state distance to a flight envelope boundary provides a novel criterion defined as the Safety Value Index (SVI) to prioritize the choice of trim conditions for post-damage flight. A library of trajectory segments including trim states and transition maneuvers between trim conditions in the local neighborhood are generated using a controller. A potential field strategy is utilized to rapidly define emergency landing trajectories composed of trim state sequences based on criteria including terrain avoidance, SVI, and safe landing requirements such as touchdown heading and position, airspeed, glide slope, and bank angle. Cost criteria are balanced by adjusting weights. Landing scenarios are presented to demonstrate the capability of the proposed approach to autonomously plan safe landing trajectories. Since the search algorithm used for trajectory generation is a local algorithm, some modifications on obstacle cost, and introduction of virtual targets have been applied to enhance the algorithm optimality performance. Simulation results illustrate the performance enhancement of the algorithm. There may be some emergency conditions accompanied by the wing damage including hydraulic or fuel lines damage or fire to the wing which is considered in trajectory generation. Considering different cost functions in our case leads to a Multi-Objective Optimisation problem. Therefore in the next step to enhance the algorithm performance a subjective-objective method is used to assign different criterias' weight. In subjective approach Pareto analysis is used while is combined with Entropy method in objective weight assignment using a fuzzy operator. Since the pilot requires information from different sub-systems (Fault Detection and Identification, landing site selection, trajectory generation …), a pilot interface and a site selection algorithm in the framework of emergency flight management system is designed and presented. Tracking the designed trajectory by the trajectory generation system requires a tracking controller. In this thesis, a nonlinear robust controller with multiple model structure is designed to track the flight variables. The performance of the designed controller is verified in presence of noise, disturbance and wing damage.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    897407

    Emniyetli yolcu tahliyesinde baş üstü dolapları faktörü

    The factor of overhead bins in safe passenger evacuation

    GÜVENÇ KIRKLAROĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Sivil HavacılıkKocaeli Üniversitesi

    Havacılık Yönetimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DİDEM RODOPLU ŞAHİN

  2. Tez No

    597773

    Increasing air traffic control (ATC) efficiency with integrated human machine interface

    İnsan ve makine etkileşimi ile hava trafik kontrol verimliliğini artırmak

    BÜŞRA TUZLUPINAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAHA ŞEN

  3. Tez No

    556182

    Türkiye'de havaalanı mânia hatlarının arazi yönetimi açısından irdelenmesi

    Examination of obstacle limitation surface in Turkey in terms of land management

    BUŞRA MUTLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAHSİN YOMRALIOĞLU

  4. Tez No

    904248

    Döner kanatlı platformlar için coğrafi bilgi sistemleri ve çok kriterli metot kullanılarak uygun heliport alanlarının seçimi

    Selection of suitable heliport areas using geographic information systems and multi-criteria methods for rotary-wing platforms

    HASAN VAHİT ÖZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Jeodezi ve FotogrametriAkdeniz Üniversitesi

    Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NUSRET DEMİR

  5. Tez No

    161495

    Türk Kara Havacılığı için S-70 helikopteri mürettebat koordinasyonu faaliyetlerinin değerlendirilmesi ve bir eğitim modeli önerisi

    The evaluation of S-70 helicopter crew coordination activities and a training model proposal for Turkish Army Aviation

    SERKAN ÇOLAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Savunma ve Savunma TeknolojileriKara Harp Okulu Komutanlığı

    Savunma Yönetimi Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. ŞENER BÜYÜKÖZTÜRK

Geri Dön