Diseño de control de vuelo de aeronaves de rotor para la reducción de ruido en rotores

Este artículo presenta el desarrollo e implementación de leyes de control de vuelo de reducción activa de ruido utilizando asignación de control redundante en aeronaves de rotor. El estudio comienza encontrando un equilibrio periódico de la dinámica de vuelo acoplada de las aeronaves de rotor y la acústica utilizando un método modificado de solución por equilibrio armónico. A continuación, se linealizan las dinámicas no lineales y periódicas en el tiempo de la aeronave de rotor alrededor de su equilibrio periódico y se transforman en un sistema equivalente lineal invariante en el tiempo de orden superior en forma de descomposición armónica. Se formulan medidas aeroacústicas compuestas como salidas de este sistema. Para habilitar un tiempo de ejecución más rápido y un diseño de control manejable, se obtiene un modelo reducido de 8 estados representativo de la dinámica acoplada de cuerpo rígido y acústica a través de residualización. Se sintetiza una ley de control de seguimiento de modelo explícito con asignación pseudoinversa a superficies de control redundantes –un estabilizador horizontal activo en este estudio– utilizando el modelo de 8 estados. El artículo evalúa además el impacto del control de alivio del ruido en la calidad de manejo de aeronaves de rotor convencionales y compuestas en vuelo hacia adelante. Los resultados demuestran que la asignación de control redundante es un método efectivo para la reducción activa del ruido no uniforme del rotor, con una efectividad creciente durante maniobras agresivas. Las aeronaves de rotor de futura generación, particularmente configuraciones de elevación vertical futuras que presentan alta redundancia de control y capacidades de maniobrabilidad agresiva, pueden beneficiarse significativamente de la reducción de ruido a través de la asignación de control redundante. Además, el artículo destaca que, si bien la implementación del control de alivio de ruido en helicópteros convencionales puede degradar las cualidades de manejo, el uso de la asignación de control redundante en configuraciones compuestas ofrece reducción de ruido sin comprometer las cualidades de manejo.