Desarrollo de la metodología para la obtención de las derivadas aerodinámicas de estabilidad de las aeronaves mediante herramientas de mecánica de fluidos computacional

Abstract

[ES] Es común en el estudio de la Mecánica de Vuelo el empleo de modelos matemá- ticos aproximados de la aerodinámica de la aeronave. Estas fuerzas y momentos de origen aerodinámico pueden clasificarse como debidos al movimiento de la propia aeronave o debidos a las superficies de control. En la literatura especializada las fuerzas y momentos naturales al movimiento de la aeronave vienen dadas por una serie de coeficientes adimensionales, también conocidos como Derivadas aerodinámicas de estabilidad. Este trabajo tendrá por objetivo establecer un procedimiento con el cual se puedan obtener estos coeficientes mediante técnicas de mecánica de fluidos computacional, calculando de este modo un modelo aerodinámico de la aeronave. Para desarrollar el proyecto se tomará como base un avión tipo canard del cual ya se disponen las derivadas de estabilidad calculadas con métodos semi-empíricos. A continuación se estudiará la aerodinámica del avión mediante el programa Star CCM+ aplicando punto por punto los pasos de un estudio de mecánica de fluidos computacional. Finalmente se discutirán los resultados del estudio comparando los valores obtenidos para las derivadas de estabilidad con los conocidos con anterioridad.

[EN] It is a common practice in the study of Flight Mechanics to employ approximate mathematical models of aircraft aerodynamics. Thereby, aerodynamic forces and moments can be divided into those produced by the movement of the aircraft through the air and those produced by the fiight controls. Often, forces and moments related with the movement of the aircraft can be given by a set of non-dimensional coeficients known as Aerodynamic stability derivatives. This project has the objective of establishing a generic procedure with which this coeficients could be obtained using computational fluid mechanics, thus evaluating an aerodynamic mathematical model of the aircraft. In order to develop the project a canard type aircraft will be employed as a application object, as the aerodynamic stability derivatives are already known by a semi-empirical approximation. Then, the aerodynamics of the aircraft will be studied by means of the software Star CCM+ applying the general procedure of a computational fluid mechanics study. Finally, the results of the project will be discussed comparing the obtained values of the derivatives with the previously known ones.

[CA] Una pràctica comú en l'estudi de la Mecànica de Vol és l'ús de models matem àtics aproximats de l'aerodinàmica de les aeronaus. Llavors, les forces i moments aerodinàmics es poden classificar com debuts al propi moviment de l'aeronau o debuts les superfícies de control, A sovint, les forces y moments són establertes per una sèrie de coeficients adimensionals , també coneguts com Derivades aerodinàmiques d'estabilitat. L'objectiu d'aquest treball serà establir un procediment genèric amb el que s'hi puga obtindre aquests coeficients mitjançant tècniques de mecànica de fluids computacional, calculant així un model aerodinàmic de l'aeronau. Per a desenvolupar el projecte es prendrà com a base un avió de tipus canard del que ja es disposen les derivades d'estabilitat calculades mitjançant mètodes semi-empírics. A continuació s'estudiarà l'aerodinàmica de l'avió amb el programa Star CCM+ aplicant pas a pas el procediment general d'un estudi de mecànica de fluids computacional. Finalment es discutiran els resultats obtinguts a l'estudi comparant-los amb els valors prèviament coneguts.