Explorando los Límites de Rendimiento de un Pequeño UAV Reconfigurable de Múltiples Misiones a través de un Análisis Multidisciplinario
Autores: Santos, Dioser; Rogers, Jeremy; De Rezende, Armando; Maldonado, Victor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Explorando los Límites de Rendimiento de un Pequeño UAV Reconfigurable de Múltiples Misiones a través de un Análisis Multidisciplinario
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Pequeño
Reconfigurable
UAV
Dinámica de fluidos computacional
Rendimiento aerodinámico
Análisis estructural
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Se evalúa el rendimiento de un pequeño vehículo aéreo no tripulado (VANT) reconfigurable, combinando un enfoque multidisciplinario en el análisis computacional de estructuras fabricadas aditivamente, dinámica de fluidos y experimentos. Los VANT reconfigurables prometen ahorros de costos y eficiencia, sin sacrificar el rendimiento, al tiempo que demuestran versatilidad para cumplir diferentes perfiles de misión. El uso de dinámica de fluidos computacional (DFC) en el diseño de VANT produce datos aerodinámicos de mayor precisión, lo cual es particularmente importante para conceptos de aeronaves complejas como los cuerpos de ala mezclada. Para abordar los desafíos relacionados con materiales anisotrópicos, se aplica el criterio de fallo de Tsai-Wu al análisis estructural, utilizando soluciones de DFC como entradas de carga. Los resultados del rendimiento aerodinámico muestran que la variante de baja velocidad alcanza una resistencia de 1 h, 48 min, mientras que su contraparte de alta velocidad es de 29 min a una velocidad de crucero un 66.7% más alta. Cada variante sirve a diferentes aspectos del despliegue de UAS pequeños, con baja velocidad concebida para levantamientos de alta resistencia, y alta velocidad para misiones de largo alcance o críticas en tiempo, como la entrega. Los resultados experimentales y de simulación sugieren margen para iteraciones de diseño, en ajustes de área y geometría de las alas. Las simulaciones estructurales demostraron la necesidad de mejoras en la estructura del avión en la configuración de baja velocidad. Este documento destaca el potencial de los VANT reconfigurables para ser útiles en múltiples industrias, abogando por una mayor investigación y mejoras en el diseño.
Descripción
Se evalúa el rendimiento de un pequeño vehículo aéreo no tripulado (VANT) reconfigurable, combinando un enfoque multidisciplinario en el análisis computacional de estructuras fabricadas aditivamente, dinámica de fluidos y experimentos. Los VANT reconfigurables prometen ahorros de costos y eficiencia, sin sacrificar el rendimiento, al tiempo que demuestran versatilidad para cumplir diferentes perfiles de misión. El uso de dinámica de fluidos computacional (DFC) en el diseño de VANT produce datos aerodinámicos de mayor precisión, lo cual es particularmente importante para conceptos de aeronaves complejas como los cuerpos de ala mezclada. Para abordar los desafíos relacionados con materiales anisotrópicos, se aplica el criterio de fallo de Tsai-Wu al análisis estructural, utilizando soluciones de DFC como entradas de carga. Los resultados del rendimiento aerodinámico muestran que la variante de baja velocidad alcanza una resistencia de 1 h, 48 min, mientras que su contraparte de alta velocidad es de 29 min a una velocidad de crucero un 66.7% más alta. Cada variante sirve a diferentes aspectos del despliegue de UAS pequeños, con baja velocidad concebida para levantamientos de alta resistencia, y alta velocidad para misiones de largo alcance o críticas en tiempo, como la entrega. Los resultados experimentales y de simulación sugieren margen para iteraciones de diseño, en ajustes de área y geometría de las alas. Las simulaciones estructurales demostraron la necesidad de mejoras en la estructura del avión en la configuración de baja velocidad. Este documento destaca el potencial de los VANT reconfigurables para ser útiles en múltiples industrias, abogando por una mayor investigación y mejoras en el diseño.