Aproximación Final y Aterrizaje Automático sin Potencia para un Avión Espacial
Palavras-chave:
avión espacial, aterrizaje automático, aproximación final, flare, control de trayectoria, control de actitudResumo
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.Downloads
Referências
[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.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Los autores que publican en esta revista están de acuerdo con los siguientes términos:
Los autores conservan los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de la primera publicación.
Los autores pueden establecer por separado acuerdos adicionales para la distribución no exclusiva de la versión de la obra publicada en la revista (por ejemplo, situarlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro), con un reconocimiento de su publicación inicial en esta revista.
Se permite y se anima a los autores a difundir sus trabajos electrónicamente (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su propio sitio web) antes y durante el proceso de envío, ya que puede dar lugar a intercambios productivos, así como a una citación más temprana y mayor de los trabajos publicados (Véase The Effect of Open Access) (en inglés).
