Dominik Głowacki

Badanie spektrów obciążeń samolotu bezzałogowego sterowanego autopilotem

Abstract:

Bezzałogowe Statki Latające (UAV) są efektem dużego postępu w dziedzinie nowoczesnych tech-nologii oraz bieżących potrzeb militarnych dla zwalczania celów wojskowych i terroryzmu. W ostatnim czasie obserwuje się bardzo silny rozwój cywilnych UAV. Potencjalne obszary zastosowań to obserwacje w czasie klęsk żywiołowych, monitoring lasów, roślin, zwierząt, tras komunika-cyjnych, instalacji przemysłowych i przesyłowych oraz pomiary geodezyjne, meteorologiczne i inne. Mając na uwadze bezpieczeństwo lotu UAV w cywilnej przestrzeni powietrznej samoloty te muszą podlegać rygorystycznym przepisom prawnym które jeszcze w pełni nie istnieją.

Kwestie wymagające uregulowań poprzez odpowiednie rozporządzenia i przepisy to m.in.:

• certyfikacja samolotów bezzałogowych (zdatność do lotu);
• zarządzanie ciągłą zdatnością do lotu UAV.

Ten fakt bardzo mocno blokuje potencjalne możliwości zastosowań dla tej grupy statków powietrznych. Jednym z aspektów bezpieczeństwa lotu i eksploatacji UAV jest poznanie trwałości zmęczeniowej płatowca, ponieważ pozwala ona na ustaleniu jego resursu, oraz na planowaniu remontów.

Celem pracy doktorskiej było wyznaczenie eksperymentalne i przeanalizowanie zmian współczyn-nika obciążeń UAV w locie w różnych trybach sterowania w celu uzyskania niezbędnych danych do potwierdzania trwałości zmęczeniowej struktury samolotu. W ramach pracy opracowano narzędzia do określania spektrów rzeczywistych obciążeń eksploatacyjnych (SOE) występujących podczas typowych lotów UAV. Opracowano algorytmy umożliwiające rozdzielanie z zarejestrowanego SOE – jego części pochodzącej od sterowania oraz od zaburzeń zewnętrznych. Opracowano metodę służącą do określania prędkości i kierunku wiatru oraz wartości turbulencji atmosfery w dowolnym punkcie trasy lotu UAV. Badano jak zmieniają się SOE występujące podczas lotów w różnych wa-runkach atmosferycznych UAV. Do badań wykorzystano jedno z ważniejszych pojęć używanychw teorii chaosu - entropię metryczną. W badaniach wykorzystano dane zarejestrowane z 35 lotów wykonanych w okresie od 2009 do 2012 roku, które odbywały się w różnych miejscach oraz przy różnych warunkach atmosferycznych (w zakresie prędkości wiatru od 1m/s do 12m/s). Na podsta-wie zapisów w logach zarejestrowano sumaryczny dystans lotu wynoszący 525,9 km o łącznym czasie 7h 55minut 34sekund. Na podstawie niniejszej próby badawczej przeanalizowano ponad 600 tys. danych dotyczących przyspieszenia pionowego z rzeczywistych przypadków pozyskanych podczas lotów.