طراحی و شبیه سازی فرود اتوماتیک برای یک هواپیما

طراحی فرود برای هر هواپیما توسط طراح هواپیما و با در نظر گرفتن مأموریتی است که هواپیما برای آن طراحی میشود. در این پایان نامه فرود را از لحظه همراستا شدن جهت حرکت هواپیما با راستای باند فرود تا لحظه برخورد چرخها با سطح باند در نظر گرفته ایم و این طراحی را برای یک نمونه هواپیما با نام hl-20 انجام داده ایم. اطلاعات مربوط به آیرودینامیک این هواپیما با دقت مناسبی ارائه شده است. فرود را بر مبنای تعریفی که ارائه کرده ایم به دو فاز تقرّب و فاز نهائی تقسیم بندی میکنیم. در فاز تقرّب هواپیما حرکت یکنواختی خواهد داشت و نشان داده ایم چنانچه این فاز بدون نیروی پیشران صورت گیرد حداقل زاویه ای(به لحاظ اندازه) که هواپیما میتواند روی آن نزول کند 26- درجه می باشد. همین طور نشان داده ایم که این زاویه برای تقرّب با نیروی پیشران میتواند بسیار کوچک باشد. تنها عامل محدود کننده در این حالت نیروی پیشران لازم برای زوایای کوچک در حرکت یکنواخت می باشد. فاز نهائی فرود را برای برآوردن دو قید اساسی که در لحظه برخورد هواپیما باید رعایت شوند در نظر گرفته ایم. همچنین به اثر زاویه حمله در معادلات دینامیک پرداخته ایم و نشان داده ایم که در مرحله طراحی هدایت میتوان موقتاً آنرا به عنوان ورودی مستقل در نظر گرفت. برای پرواز در فاز نهائی مسیرهای سهموی را در نظر گرفته ایم و با مقیّد کردن هواپیما به طی کردن این مسیرهای سهموی، پارامترهای مسیری را که هواپیما قادر به دنبال کردن آن است استخراج کرده- ایم. عامل تعیین کننده در حرکت فاز نهائی زاویه حمله هواپیما و نیروی پیشران (در فرود با نیروی پیشران) می باشد. به علّت محدودیتی که استفاده از اعمال یک مسیر خاص در پرواز فاز نهائی دارد استفاده از الگوریتم کنترل بهینه را پیشنهاد کرده ایم. در نهایت بر اساس تحلیل های انجام شده هدایت شبه فعّالی برای فاز فرود هواپیما بر اساس موقعیت اولیه اش طراحی کرده ایم. برای شبیه سازی حرکت هواپیما در فاز فرود با استفاده از الگوریتم هدایتی(مسیر) که تعیین کرده ایم، یک طراحی اولیه برای خودخلبان هواپیما در زمان فرود بر اساس کنترل کننده های خطی، صورت گرفته است. نشان خواهیم داد که موفقیت یک الگوریتم هدایت مناسب در زمان فرود بسیار وابسته به طراحی خود خلبان می باشد.