Diseño Conceptual de un Vehículo Robótico Terrestre-Aéreo con un Modelo de Ala Aeroelástica para la Exploración Planetaria de Marte
Autores: Ayele, Wolduamlak; Maldonado, Victor
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño Conceptual de un Vehículo Robótico Terrestre-Aéreo con un Modelo de Ala Aeroelástica para la Exploración Planetaria de Marte
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Desarrollo conceptual
Vehículos robóticos terrestres-aéreos
Misiones de exploración de Marte
Tecnología de alas inflables
Modelo aeroelástico
Análisis aerodinámico computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta las barreras técnicas y un análisis para avanzar en el desarrollo conceptual de vehículos robóticos terrestres-aéreos (RGAV) para misiones de exploración a Marte antes de la llegada humana y el establecimiento de una base. El concepto de RGAV para la exploración planetaria de Marte es novedoso y requerirá innovaciones que se encuentran en diversas etapas de desarrollo o uso por parte de la comunidad aeroespacial. El concepto de RGAV utilizará tecnología de alas inflables, lo que aumenta la flexibilidad del ala y, por lo tanto, la posibilidad de inestabilidades dinámicas estructurales que deben estudiarse en el contexto de la atmósfera marciana. Se propone un modelo aeroelástico para la flexión del ala, que considera ráfagas de viento donde el cambio en la dirección del viento es de hasta +/-6 grados de la media, y una intensidad de turbulencia de hasta el 20%. Su efecto en el desplazamiento de flexión de un ala semi-elástica se cuantifica, resultando en un desplazamiento máximo de la punta del ala de 16.2 cm. Se realiza un análisis aerodinámico computacional de baja fidelidad utilizando OpenVSP (3.31.1, NASA, Washington, DC, EE. UU.) para calcular las cargas aerodinámicas medias durante las condiciones de crucero a un número de Mach de crucero de 0.70. Finalmente, se propone un sistema de control adaptativo no lineal para la dinámica aérea longitudinal y se esboza un controlador proporcional integral derivativo (PID) para la dinámica lateral de desplazamiento terrestre.
Descripción
Este documento presenta las barreras técnicas y un análisis para avanzar en el desarrollo conceptual de vehículos robóticos terrestres-aéreos (RGAV) para misiones de exploración a Marte antes de la llegada humana y el establecimiento de una base. El concepto de RGAV para la exploración planetaria de Marte es novedoso y requerirá innovaciones que se encuentran en diversas etapas de desarrollo o uso por parte de la comunidad aeroespacial. El concepto de RGAV utilizará tecnología de alas inflables, lo que aumenta la flexibilidad del ala y, por lo tanto, la posibilidad de inestabilidades dinámicas estructurales que deben estudiarse en el contexto de la atmósfera marciana. Se propone un modelo aeroelástico para la flexión del ala, que considera ráfagas de viento donde el cambio en la dirección del viento es de hasta +/-6 grados de la media, y una intensidad de turbulencia de hasta el 20%. Su efecto en el desplazamiento de flexión de un ala semi-elástica se cuantifica, resultando en un desplazamiento máximo de la punta del ala de 16.2 cm. Se realiza un análisis aerodinámico computacional de baja fidelidad utilizando OpenVSP (3.31.1, NASA, Washington, DC, EE. UU.) para calcular las cargas aerodinámicas medias durante las condiciones de crucero a un número de Mach de crucero de 0.70. Finalmente, se propone un sistema de control adaptativo no lineal para la dinámica aérea longitudinal y se esboza un controlador proporcional integral derivativo (PID) para la dinámica lateral de desplazamiento terrestre.