Método de Análisis y Optimización Multidisciplinario para el Diseño Conceptual de Vehículos Aéreos No Tripulados de Ala Voladora Eléctrica
Autores: Espinosa Barcenas, Oscar Ulises; Quijada Pioquinto, Jose Gabriel; Kurkina, Ekaterina; Lukyanov, Oleg
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Método de Análisis y Optimización Multidisciplinario para el Diseño Conceptual de Vehículos Aéreos No Tripulados de Ala Voladora Eléctrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Análisis multidisciplinario
Método de optimización
Ala voladora eléctrica
Diseño conceptual
Programación matemática
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados actuales han sido diseñados aplicando el enfoque tradicional al diseño conceptual de aeronaves, que tiene desventajas en términos del análisis individual de cada disciplina involucrada en la concepción de nuevas aeronaves, la dependencia de la experiencia e intuición del diseñador, y la incapacidad de evaluar todas las posibles soluciones de diseño. El análisis y optimización multidisciplinarios se centran en resolver estos problemas, sintetizando todas las disciplinas involucradas y teniendo en cuenta su interacción mutua. Este estudio presenta un método de análisis y optimización multidisciplinario para el diseño conceptual de micro vehículos aéreos no tripulados eléctricos con ala voladora. La tarea de diseño conceptual se formuló como un problema de programación matemática no lineal. El método considera el recorte del UAV durante cada fase del perfil de misión, que consiste en el ascenso, crucero y descenso. Utilizamos dos algoritmos, uno para la exploración del espacio de diseño y otro para la optimización. Se consideraron ejemplos típicos de resolución de problemas de diseño conceptual en el trabajo: la modernización de un UAV existente; el efecto del cambio de la carga útil y el cambio de resistencia en el peso de despegue; y la influencia de diferentes márgenes estáticos en las características aerodinámicas. Las ventajas de utilizar este método de diseño son la eliminación de ciclos internos adicionales para resolver la ecuación de dimensionamiento en cada paso de optimización, y la posibilidad de no solo obtener una solución óptima única, sino también un vector de soluciones óptimas.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados actuales han sido diseñados aplicando el enfoque tradicional al diseño conceptual de aeronaves, que tiene desventajas en términos del análisis individual de cada disciplina involucrada en la concepción de nuevas aeronaves, la dependencia de la experiencia e intuición del diseñador, y la incapacidad de evaluar todas las posibles soluciones de diseño. El análisis y optimización multidisciplinarios se centran en resolver estos problemas, sintetizando todas las disciplinas involucradas y teniendo en cuenta su interacción mutua. Este estudio presenta un método de análisis y optimización multidisciplinario para el diseño conceptual de micro vehículos aéreos no tripulados eléctricos con ala voladora. La tarea de diseño conceptual se formuló como un problema de programación matemática no lineal. El método considera el recorte del UAV durante cada fase del perfil de misión, que consiste en el ascenso, crucero y descenso. Utilizamos dos algoritmos, uno para la exploración del espacio de diseño y otro para la optimización. Se consideraron ejemplos típicos de resolución de problemas de diseño conceptual en el trabajo: la modernización de un UAV existente; el efecto del cambio de la carga útil y el cambio de resistencia en el peso de despegue; y la influencia de diferentes márgenes estáticos en las características aerodinámicas. Las ventajas de utilizar este método de diseño son la eliminación de ciclos internos adicionales para resolver la ecuación de dimensionamiento en cada paso de optimización, y la posibilidad de no solo obtener una solución óptima única, sino también un vector de soluciones óptimas.