According to recent research conducted by professor Haithem E. Taha and Ahmed M. Hasan, there is a loss in the control capabilities of the ailerons when flying at stall regime. Not only the sensitivity of this control surface decreases in its ability to generate roll moment but it produces the opposite effect, making the aircraft unpredictable. In order to overcome this situation, an unconventional method, called LIBRA, has been devised, involving geometric nonlinear control tools such as Lie brackets. In the numerical simulations, this mechanism would generate up to 4 times more rolling moment than the conventional procedure. The first stage of the experimental research on the LIBRA mechanism consists of finding out the aerodynamic characteristics of a small-scaled aircraft model in which the mechanism will be implemented as well as determining if there really exists a loss in the control capabilities when flying at stall. This experiments will be performed in a wind tunnel and both the forces and moments acting on an aircraft will have to be measured. Currently there exist in the market multi-axis load cells that can measure moments and forces in all directions. However, they have fixed capacities and they are very expensive and delicate. One of the main goals of this thesis will be the design and manufacturing of a modular load cell system able to measure forces and moments in four different axis. Besides, the unconventional method will be thoroughly described from a differential geometry perspective. Finally, by means of the 4-axis load cell system, forces and moments will be measured in different control configurations at stall, in order to test the rolling generating capabilities of the ailerons.
Segons un estudi recent dut a terme pel professor
Haithem E. Taha i Ahmed M. Hasan, es perd la capacitat
de control en els alerons quan l’avió entra en
règim de pèrdues. No només la sensibilitat d’aquesta
superfície de control decreix en la seva habilitat de
generar moment de balanç sinó que a més arriba a
produir l’efecte contrari al desitjat, convertint el comportament
de l’aeronau en impredictible. Per tal de
fer front a aquest problema, un mètode nou, anomenat
LIBRA, ha estat ideat, utilitzant eines del control
geomètric no lineal com el producte de Lie. En
les simulacions numèriques, aquest mecanisme genera
fins a 4 cops més moment de balanç que el procediment
convencional.
La primera fase de la recerca experimental del mètode
LIBRA consisteix a trobar les característiques
aerodinàmiques d’un model d’aeronau a petita escala
en el qual s’implementarà el mecanisme, així com determinar
si realment hi ha una pèrdua en el control.
L’experiment es farà en un túnel de vent i tant les
forces com els moments que actuen en una aeronau
hauran de ser mesurats.
Actualment, existeixen en el mercat galgues extensiomètriques
multi-axials capaces de mesurar forces i
moments en totes direccions. Tanmateix, tenen capacitats
fixades i són molt cares i delicades. Un dels
principals objectius d’aquest treball és dissenyar i fabricar
un sistema de sensors que pugui mesurar forces
i moments en quatre eixos diferents.
A més, el nou mètode serà descrit en detall des de
la perspectiva de la geometria diferencial. Finalment,
fent ús del sistema de galgues extensiomètriques, es
mesuraran les diferents forces i moments en diferents
configuracions de control en un avió volant en pèrdues,
per tal d’avaluar la capacitat de generar moment
de balanç dels alerons.
hotmail.com
