Study of helicopter autorotation landing following engine failure based on a six-degree-of-freedom rigid-body dynamic model

This paper focuses on the prediction of the safe autorotation landing operations of a helicopter following engine failure. La procedura di atterraggio in autorotazione è formulata come un problema di controllo ottimale non lineare basato su un modello dinamico del corpo rigido a sei gradi di libertà. In primo luogo, la funzione di costo e i vincoli sono adeguatamente selezionati. L’approccio di trascrizione diretta viene quindi impiegato per risolvere il problema di controllo ottimale. Per un elicottero UH-60, le soluzioni ottimali con il modello a corpo rigido sono confrontate con quelle ottenute usando un modello bidimensionale punto-massa. Si trova che le soluzioni ottimali utilizzando i due diversi modelli mostrano un accordo ragionevolmente buono, e inoltre le soluzioni ottimali utilizzando il modello a corpo rigido coinvolgono le storie temporali dei tassi angolari e delle attitudini, la velocità laterale e la posizione, così come i controlli del passo. Infine le formulazioni di controllo ottimale con diverse funzioni di costo sono proposte per tenere conto del ritardo di 1-s e della velocità minima di atterraggio. Le strategie di controllo calcolate e le traiettorie sono realistiche.