UAV CORMORAN PROJECT CÁLCULO DE AVIONES UAV PROJECT DISEÑO Pablo IZQUIERDO VÉLEZ ESTRUCTURAS María de los Ángeles SICRE GOVANTES AERODINÁMICA Claudia ROMERO VILLALBA CONTROL Y ESTABILIDAD Pablo GARCÍA MASCORT PROPULSIÓN Y ACTUACIONES Ibon PASTOR YABAR Carmen MORÁN CÓRDOBA 1
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UAV CORMORAN PROJECT - Área de Ingeniería Aeroespacialaero.us.es/adesign/Trabajos/Curso_2010_11/Grupo_01.pdf · • Cargas en el tren de aterrizaje: soporta el peso de toda la estructura
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UAV CORMORAN PROJECT CÁLCULO DE AVIONES
UAV PROJECT
DISEÑO Pablo IZQUIERDO VÉLEZ
ESTRUCTURAS María de los Ángeles SICRE GOVANTES
AERODINÁMICA Claudia ROMERO VILLALBA CONTROL Y ESTABILIDAD Pablo GARCÍA MASCORT
PROPULSIÓN Y ACTUACIONES Ibon PASTOR YABAR
Carmen MORÁN CÓRDOBA
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ÍNDICE ÍN
DIC
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1. DISEÑO
2. ESTRUCTURAS
3. AERODINÁMICA
4. ESTABILIDAD
5. PROPULSIÓN
6. ACTUACIONES
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DISEÑO
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VISTA GENERAL DEL DISEÑO
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VISTA GENERAL DEL DISEÑO
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A GRANDES RASGOS:
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ESTRUCTURAS
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ESTRUCTURAS
Objetivos: La estructura del UAV no debe pesar más de 1.8 Kg. Levantar la máxima carga de pago posible (máx de 8Kg). Necesidad de un diseño construible y desmontable.
Métodos de estimación de pesos - Basándonos en modelos similares de UAV ( densidades de los materiales utilizados)
- Modelado en Catia de la estructura (más las especificaciones productos comprados)
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ESTRUCTURAS
Elementos estructurales Estimación Peso (g)
Motor axi gold line 2826/10 181
Variador advance 40 pro 35
Batería Lipo tunder power RC 274
Servo del tren de aterrizaje 20
Receptor Futaba de 7 canales 15
Hélice (3 a utilizar) 30
Tubos unión bahía/cola 137
Bahía de carga 155
Tren principal 193
Tren delantero 54
ala 375
cola 50
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ESTRUCTURAS
PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA ( 1519g + 15% adhesivos,228 g )
1747 g < 1800 g
motor 10%
variador 2%
batería 16%
servo tren 1%
receptor 1%
hélice 2%
tubos 8%
bahia de carga
9% tren principal
11% tren delantero
3%
ala 21%
cola 3%
adhesivos 13%
Porcentaje pesos definitivos
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POSICIÓN DEL CENTRO DE GRAVEDAD
Xcg = 0.223m
Leyenda
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CARGAS PRINCIPALES SOBRE LA ESTRUCTURA
• Cargas aerodinámicas: cargas que soporta el avión por acción del flujo.
( sobretodo la sustentación sobre las alas)
• Cargas inerciales: cargas debidas a la resistencia que opone el avión a la
aceleración. (toda la superficie de éste)
• Cargas causadas por el sistema de propulsión: cargas en los sistemas de unión motor/fuselaje.
• Cargas en el tren de aterrizaje: soporta el peso de toda la estructura y las cargas de impacto con el terreno.
• Cargas acústicas: vibraciones y ondas sonoras generan cargas sobre el avión
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AERODINÁMICA
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ELECCIÓN DE PERFILES Y DEL ALA EN PLANTA
PERFIL ALA:
Velocidades pequeñas Bajos Reynols y Mach
Alta relación L/D Alta sustentación
s1223 Re=100000
Centro aerodinámico:
c.a=0.065025 m (borde de ataque)
PERFIL ESTABILIZADORES:
ALA:
NACA 0012
Geometría
A=10 Salar=0.676 m2 b= 2.6 m c (media)=0.26 m λ=0.5
Consideraciones consumo lineal de las baterías en función de la potencia.
preciso comprobarlo experimentalmente mediante ensayos experimentales.
Los tiempos que se obtienen son parecidos a los de aeronaves similares.
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ACTUACIONES
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MISIÓN 1
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DESCRIPCIÓN Tramo 1: Rodaje por la pista (5 minutos de batería) Tramo 2: Despegue en 60 m Tramo 3: Subida hasta una altura de 100 m. Tramo 4: Vuelo en configuración de máxima autonomía (5 minutos) en círculos de radio de giro mínimo. Tramo 5: Máximo alcance de operación. Tramo 5.1. Ida a velocidad de máximo alcance. Tramo 5.2. Círculos de radio mínimo durante 5 minutos. Tramo 5.3. Vuelta con configuración de máximo alcance. Tramo 6: Descenso Tramo 7: Aterrizaje en 120 m de pista. Condición extra: Reserva de 5 minutos de batería. Objetivo: levantar la mayor carga de pago posible
ÍNDICE • Análisis de cada segmento de vuelo • Estudio del consumo de combustible durante la misión
8 Kg
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DESPEGUE
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Consideraciones:
• Pista disponible de 60 m
• Modelo con efecto suelo y rotación • flaps desplegados a 150 Vstall=8.4006 m/s • Posición de la palanca de gases a VTO = 1.2Vstall • Altura del aeropuerto 250 m (Stuttgart)
• Análisis del efecto suelo en función de
• Altura del ala • Envergadura del ala
• Efecto del efecto suelo sobre la carrera de despegue
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DESPEGUE: Análisis de efecto suelo
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Variable V (m/s) T (N) P (W) S (m) t (s)
Valor 10.4849 18.5175 330.4116 52.6826 5.0246 52.6826 m
Consideraciones:
• Flaps en posición recogida
• Altura del aeropuerto 250 m (Stuttgart)
• Ascenso hasta una altura de 100 m
• Análisis de cuatro configuraciones
• Velocidad vertical máxima • Velocidad vertical óptima • Ángulo de ascenso máximo • Ángulo de ascenso óptimo
Virajes de 3 minutos, no es posible cumplir con los 5 minutos de los circuitos de espera Configuración de vuelo V (m/s) t (s) S (m)
Máxima Autonomía 12.2143 3 min x 2 tramos x 60s 4397.148 Máximo Alcance 14.0914 2 tramos x 29.4407 829.7214
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ACTUACIONES
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DESCRIPCIÓN
Tramo 1: Rodaje por la pista (5 minutos) Tramo 2: Despegue en 60 m Tramo 3: Subida hasta una altura de 100 m. Tramo 4: Determinar la máxima autonomía en círculos de radio de giro mínimo. Tramo 5: Descenso Tramo 6: Aterrizaje Condición extra: Reserva de 5 minutos de batería.
MISIÓN 2
Consideraciones • Para cambiar carga de pago por baterías:
• Ambiente controlado en humedad, presión y temperatura
• Regulador de tensión ideal para permitir el correcto funcionamiento del motor con todas las baterías
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BATERÍAS
Sustitución de la carga de pago de la misión 1 por baterías: