ING AERONAUTICA

Aerodinámica Aplicada, Facultad de Ingeniería, Fundación Universitaria Los Libertadores

ResumenMediante un algoritmo de fusión de datos se hará una estimación de los
ángulos aerodinámicos en un vehículo aéreo de baja relación de aspecto
en las alas. Para poder obtener los estados reales del movimiento que
realiza la aeronave nos apoyaremos en el uso de un simulador de vuelo.
Luego hallamoslos ángulos de Euler aplicando un algoritmo de filtro de
Kalman extendido, además de usar acelerómetro, velocidades angulares,
medidas del magnetómetro y la velocidad para hallar los ángulos
aerodinámicos en ángulos de ataque de mayor magnitud. En este informe
también detallaremos el análisis de tres esquemas diferentes para la
estimación del ángulo de ataque y ángulo de deslizamientolateral.

una estimación de los ángulos aerodinámicos en un vehículo aéreo
con baja relación de aspecto en las alas.
II.

Uso de términos.

Palabras ClaveVehículos aéreos de baja relación de aspecto en las alas.
AbstractUsing a data fusion algorithm will estimate the angles in an air vehicle
aerodynamic low aspect ratio wings. To get the actual statements made
by the aircraft movement we willrely on the use of a flight simulator.
Then the Euler angles found by applying a Kalman filter algorithm
extended, besides using accelerometer, angular velocities, and
magnetometer measurements to find the speed aerodynamic angle of
attack angles of greater magnitude. This report also will detail the
analysis of three different schemes to estimate the angle of attack and
sideslip angle.KeywordsAerial vehicles with low aspect ratio in the wings.

I.

INTRODUCCIÓN

En el siguiente informe se realizará el estudio de vehículos aéreos
cuyas alas tienen baja relación de aspecto (inferior a 2) tiene curvas
de elevación no lineales y no se detienen bruscamente para ello
implementando un algoritmo de fusión de datos para así poder hacer

(

)

Donde sus componentes en losdistintos ejes son:
[

]

[

[
[

]

]
]

Definiendo variables:

Estos términos los representamos como un estado
en el espacio no linear del sistema:
̇

( )

( ))

TABLA 1
MOMENTO DE INERCIA
Ixx
1.506*10^(-3) kgm^2
Iyy
1.640*10^(-3) kgm^2
Izz
0.227*10^(-3) kgm^2
Ixy
0
Iyz
0
Ixz
0.0363*10^(-3) kgm^2
DATOS MAV (m=0.3 kg)
DATOS GEOMÉTRICOS
LONGITUD TOTAL
0.3 mALTURA TOTAL
0.155 m
ENVERGADURA
0.3 m
AREA
0.0618 m^2
MAC
0.211 m
RELACIÓN DE ASPECTO
1.45

= Ángulo de guiñada.
— = Valor previo.

III.

(

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Tomamos ecuaciones de fuerza y momentos en un Mini
vehículo aéreo (MAV) teniendo en cuenta los 6 grados
de libertad que posee una aeronave, para ello nos
basamos en la mecánica básica de Newton, de lasiguiente manera:
(
(

)
)

(

)

Donde:
( () ()
( () ()
Definiendo sus variables:

( ))
( ))

Podemos definir el vector de estado de la siguiente manera:
[

]

]

Las fuerzas aerodinámicas y momentos dependen del número de
variables, las características aerodinámicas se hallan con ciertos
coeficientes asociados al comportamiento del MAV al contacto con
el aire. Aplicandoesos principios fundamentales se ha desarrollado
un código en MATLAB de la simulación de vuelo del MAV y se ahí
se generaron unos estados reales tales como V, p, q, r, Bx, By, Bz,
Ax, Ay y Az. Con un principio de Gauss se toma una media de los
ruidos y sus desviaciones estándar para poder tratar los términos
mencionados anteriormente. Con esto podemos simular un sensor de
ruido para poderestimar los ángulos aerodinámicos.
El algoritmo de fusión con múltiples etapas se ha implementado al
modelo MAV con los datos de los coeficientes aerodinámicos
tomados en el túnel de viento cuyos valores están almacenados en la
tabla 1.
Datos:

Los coeficientes aerodinámicos y el empuje generado por el motor
(T) se expresan de la siguiente manera:
[

]

(

)

Se hace las gráficas...