Aproximación Final y Aterrizaje Automático sin Potencia para un Avión Espacial
Palabras clave:
avión espacial, aterrizaje automático, aproximación final, flare, control de trayectoria, control de actitudResumen
A partir del éxito del lanzador \textit{Falcon 9} de la firma \textit{Space X}, y del \textit{Orion} de \textit{Blue Origin}, los sistemas reutilizables de acceso al espacio están recibiendo fuerte atención debido a sus ventajas comerciales respecto de los lanzadores descartables tradicionales. La idea no es nueva, y a la fecha se han considerado dos aproximaciones principales: ``cohetes reutilizables'' y ``fly-back booster'' por un lado, y ``aviones espaciales'' por el otro; cada uno con sus ventajas y desventajas. En relación a los aviones espaciales también se han propuesto diferentes estrategias para la fase de retorno, considerando vuelos propulsados y no propulsados. En este último caso la misión de retorno se separa en al menos tres fases principales: re-entrada (hipersónica), manejo de energía en el área terminal, y aproximación final y aterrizaje. En este trabajo se presenta una estrategia de guiado y control para ejecutar las fases de aproximación final y aterrizaje de forma autónoma para un planeador espacial. En primer término se presenta información de contexto y consideraciones de diseño, y luego se desarrolla la síntesis de los reguladores para las diferentes funciones de control. Finalmente se valida el desarrollo con una simulación de alta fidelidad, considerando el escenario nominal y dos condiciones no nominales: exceso de energía en el punto inicial y ensayo de caía.Descargas
Referencias
[1] Chiara, G. D. (2012). From HL-20 to Dream Chaser - The Long Story of a Little Spaceplane. forum.nasaspaceflight.com.
[2] Cruz, C., Ware, G., Grafton, S., Woods, W., y Young, J. (1989). “Aerodynamic characteristics of a proposed personnel launch system (pls)lifting-body configuration at mach numbers from 0.05 to 20.3”. Reporte técnico N o TM 101641, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[3] Câmara, F., Hormigo, T., y Araújo, J. (2011). “New guidance schemes for the Terminal Area Energy Management of Atmospheric Re-entry”. En: 8th International ESA Conference on Guidance, Navogation and Control Systems. Karlovy Vary.
[4] Ehlers, H. L. y Kraemer, J. W. (1977). “Shuttle orbiter guidance system for the terminal flight phase”. Automatica, 13:11–21.
[5] Fumo, M. D. S. (2006). A Study of a High Lift Wing-Body Configuration for Low Earth Orbit Re-Entry, Tesis doctoral. Universita’ Degli Studi Di Napoli “Federico Ii”.
[6] Jackson, E. y Cruz, C. (1992). “Preliminary subsonic aerodynamic model for simulation studies of the hl-20 lifting body”. Reporte técnico N o TM 4302, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[7] Jackson, E., Cruz, C., y Ragsdale, W. (1992a). “Real-Time Simulation Model of the HL-20 Lifting Body”. Reporte técnico N o TM 107580, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[8] Jackson, E. B., Cruz, C., y Ragsdale, W. (1992b). “Real-time simulation model of the hl-20 lifting body”. Reporte técnico N o TM 107580, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[9] Moore, T. E. (1991). “Space shuttle entry terminal area energy management”. Reporte técnico N o TM 104744, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[10] Nebylov, A. y Nebylov, V. (2016). “Reusable space planes challenges and control problems”. International Federation of Automatic Control, 49(17):480–485.
[11] Putnam, Z. R., Granty, M. J., Kellyz, J. R., y Braunx, R. D. (2013).
“Variable angle-of-attack profile entry guidance for a crewed lifting body”. En: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. American Institute of Aeronautics and Astronautics.
[12] Scallion, W. (1999). “Aerodynamic characteristics and control effectiveness of the hl-20 lifting body configuration at mach 10 in air”. Reporte técnico N o TM 209357, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[13] Ware, G. (1989). “Transonic aerodynamic characteristics of a proposed assured crew return capability (acrc) lifting-body configuration”. Reporte técnico N o TM 4117, National Aeronautics and Space Administration (NASA).
[14] Ware, G., Spencer, B., y Micol, J. (1991). “Aerodynamic characteristics of the HL-20 and HL-20A lifting-body configurations”. En: AIAA 9th Applied Aerodynamics Conference.
[15] Zumarraga, A. y Knoblauch, M. (2016). “Aterrizaje automático para un vehículo aéreo autónomo”. En: 4to Congreso Argentino de Ingeniería Aeronáutica. IUA.
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