Aproximación Final y Aterrizaje Automático sin Potencia para un Avión Espacial

Resumen

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.