Aircraft dynamic analysis methods using flight tests - Joel Laguardia Campos Reis (2019)
A resposta dinâmica de uma aeronave é um importante aspecto a ser analisado durante o seu desenvolvimento. Quando um aeronave é perturbada de seu estado estacionário devido a rajadas ou comandos, a forma como ela retorna para o equilíbrio é crucial para a opinião do piloto sobre as qualidades de voo. As características da resposta da aeronave podem ser quantificadas por parâmetros como a frequência natural, coeficiente de amortecimento e pelas constantes de tempo para cada um dos modos dinâmicos conhecidos: Fugóide, Curto-Período, Dutch Roll, Espiral e Rolamento puro. Esses modos estão relacionados às propriedades aerodinâmicas, inerciais e propulsivas da aeronave, as quais são inicialmente obtidas de formulações semi-empíricas e refinadas por dados de ensaios em túnel de vento. No entanto, para a validação desses parâmetros e para uma análise experimental, ensaios em voo devem ser realizados, nos quais o real comportamento da aeronave pode ser observado. Neste trabalho apresentamos técnicas comumente utilizadas para a execução de ensaios em voo, i.e., procedimentos para excitar a aeronave em cada um dos modos dinâmicos em voo. Inicialmente, uma metodologia clássica é utilizada para a redução dos dados. Tal metodologia é baseada em análises gráficas, onde modelos dinâmicos simplificados da aeronave são utilizados para estimar suas características. Tais técnicas dependem de dados com alta qualidade e com baixo nível de ruído, e da interpretação pessoal do engenheiro de ensaios, o que pode gerar resultados imprecisos. Portanto, outros diferentes métodos são utilizados para análise, o quais são baseados em técnicas de identificação de sistemas onde diferentes modelos da mecânica de voo podem ser utilizados durante a análise. Para comparar os diferentes métodos, duas aeronaves distintas (VFW-Fokker 614 e ACS-100 Sora) são avaliadas. As manobras são executas mais de uma vez sobre as mesmas condições de voo para se obter diferentes conjuntos de dados, para estimação e validação. Apesar das muitas fontes de erro, as metodologias clássicas mostraram uma boa proximidade quando comparadas com os outros métodos aplicados. Os parâmetros obtidos utilizando as técnicas de identificação de sistema têm maior confiabilidade devido às propriedades estatísticas dos métodos. De fato, os resultados obtidos por estes métodos mostram uma maior consistência com os dados medidos, onde se observa um menor grau de dispersão quando comparados os resultados para as diferentes técnicas de identificação do sistema. Assim, os métodos de identificação do sistema são mais adequados para a avaliação da dinâmica de voo