Development and numerical test of a generic flight dynamics model of a helicopter

Abstract

Uçuş Eğitim Simülatörleri pilot eğitim programlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. İnsanlı helikopterler için, uçuş simülatörleri sadece zaman ve eğitim faaliyetlerinin maliyetini azaltmak için değil, aynı zamanda her koşul ve durumda pilotun veya uçağın olası kaybını önlemek için de kullanılmaktadır. Uçuş simülatörleri, farklı hava koşulları ve kritik sistemlerin olası arızaları sırasında pilot hatalarını azaltır. Uçuş simülatörlerinde eğitim kalitesini artırmak için, yüksek sadakat seviyeli helikopter modeli gereklidir. Gerçek zamanlı çalışma kısıtlarını yerine getirdiği sürece, daha yüksek sadakat seviyesi, daha yüksek eğitim kalitesi anlamına gelir. Jenerik Helikopter Model bu kritik ve önemli talebi karşılamak için geliştirilmiştir. Bu model bir helikopterin tüm önemli bileşenlerini simüle eden yüksek sadakat seviyeli jenerik helikopter modelidir. En önemli bileşenler, rotor, motor, otomatik uçuş kontrol sistemini (AFCS) içerir. Bu tez çalışması jenerik helicopter modelinin uçuş dinamik simülasyon modelini içerir. Bir helikopterin uçuş karakteristiğini yansıtan tüm tasarım parametrelerini kullanmak için uyarlanabilir ve esnek bir yapı tasarlanmıştır. Bu yapı kullanılarak, model hedef helikoptere uyarlanabilmektedir. Ana yapı MATLAB & Simulink ortamında oluşturulmuştur. Belli modeller C ++ ortamında geliştirilmiş ve Simulink için bir kütüphane olarak kullanılmaktadır. Jenerik helikopter modelinin yeteneği Blackhawk (UH 60) uçuş test verileri ile doğrulanarak kanıtlanmıştır. Uçuş testleri helikopter uçuş simülasyon eğitimi cihazları sertifikasyon standartlarına göre tanımlanan Qualification Test Guide (QTG) kapsamındaki testlerden seçilmiştir.

The flight training simulators are widely used in pilot training programs. For manned helicopters, flight simulators are very common to use, not only to reduce time and cost of training activities, but also to prevent possible loss of pilot or aircraft in case of any circumstances. Flight simulators decrease pilot errors in different weather conditions and possible malfunctions of critical systems. In order to increase the quality of the training, higher fidelity helicopter models are required in flight simulators. The higher the fidelity, the better the training as long as real-time constraints are satisfied. Generic helicopter model is developed to meet this critical and important demand. This model is a high fidelity generic helicopter model simulating all major components of a helicopter. The most important components include rotors, engine, automatic flight control system (AFCS). This thesis study presents the flight dynamic simulation model of this generic helicopter model. An adaptive and flexible structure is designed to implement all design parameters reflecting the flight characteristics of a helicopter. By using this structure, the model is adapted to the target helicopter. The main structure is built in MATLAB & Simulink environment. Certain models are developed in C++ and used as a library in Simulink. The capability is demonstrated by validating the model against Blackhawk (UH 60) flight test data. The flight tests are selected from Qualification Test Guide (QTG) defined by certification standards for helicopter flight simulation training devices.