Modelado y simulación de misiles en Bond Graph

Abstract

The study of aerodynamic systems can be carried out as a function of the number of degrees of freedom that their movements represent. In the most general case, the movements of rotation and translation are described by means of a set of six differential equations that involve the six degrees of freedom of the movement in three-dimensional Euclidean space, where the separation theorem allows treating both movements independently. Considering that a system is a subjective construction used to the better understanding of an entity and its interactions, its analysis can be carried out from the perspective of power exchange and its graphic representation, which provides its own language that allows operating with subsystems that involve different physical domains. Treating a missile as an aerodynamic rotational symmetry system in which its performance is studied when moving in a fluid environment, the system involves two movements that consist of the energetic interaction of the translational mechanical domain and the rotational mechanical domain. In this work an application of the mathematical modeling of the flight dynamics of aerodynamic systems is shown, with the treatment of the analysis of dynamic systems defined by their states from the perspective of power exchange with the approach and notation of Bond Graph.

El estudio de sistemas aerodinámicos puede ser llevado a cabo en función del número de grados de libertad que representen sus movimientos; en el caso más general, los movimientos de rotación y traslación son descritos mediante un conjunto de seis ecuaciones diferenciales que involucran los seis grados de libertad del movimiento en el espacio euclidiano tridimensional, donde el teorema de separación permite tratar ambos movimientos de manera independiente. Considerando que un sistema es una construcción subjetiva empleada para la mejor comprensión de un ente y sus interacciones, el análisis de éste puede llevarse a cabo desde la perspectiva de intercambio de potencia y su representación gráfica, la cual proporciona un lenguaje propio que permite operar con subsistemas que involucran distintos dominios físicos. Tratando a un misil como un sistema aerodinámico de simetría rotacional en el cual se estudia su desempeño al desplazarse en un medio fluido, se tiene que el sistema involucra dos movimientos que, a su vez, consisten en la interacción energética del dominio mecánico traslacional y el dominio mecánico rotacional. En el presente trabajo se muestra una aplicación del modelado matemático de la dinámica de vuelo de sistemas aerodinámicos, con el tratamiento del análisis de sistemas dinámicos definidos por sus estados desde la perspectiva de intercambio de potencia con el enfoque y notación de “Bond Graph”.