Como parte fundamental de la gestión del agua, los tratamientos de muestreo de agua se han integrado recientemente en tecnologías de vehículos aéreos no tripulados (VANT) y ofrecen soluciones ecológicas, rentables y que ahorran tiempo, al tiempo que reducen la necesidad de personal calificado. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones se han realizado con configuraciones de ala rotativa, que carecen de alcance y capacidad de muestreo (es decir, carga útil), lo que lleva a los científicos a buscar diseños alternativos o configuraciones especiales para permitir evaluaciones de agua más completas. Por lo tanto, en este documento se presenta en detalle el diseño conceptual de un nuevo VANT WIGE de largo alcance y alta capacidad capaz de muestreo autónomo de agua. El proceso de diseño incluyó un solucionador de red de vórtices para investigaciones aerodinámicas, mientras que se utilizaron métodos analíticos y empíricos para estimaciones de peso y dimensiones. Dado que la misión implicaba operar dentro del tráfico marítimo, se discutieron escenarios potenciales de evitación de obstáculos en términos de seguridad operativa, y el objetivo era mejorar el rendimiento de seguimiento de trayectoria autónoma mediante un algoritmo de optimización estocástica. Para este propósito, se aplicó un enfoque de ingeniería concurrente integrado con inteligencia artificial para el diseño del sistema de control autónomo y la determinación de la altitud de vuelo, simultáneamente. Durante la optimización, se predijeron la estabilidad y los derivados de control de los modelos dinámicos de aeronaves longitudinales y laterales constituidos a través de una red neuronal artificial (ANN) entrenada. Los resultados de la optimización mostraron una mejora del rendimiento aerodinámico del 3.92%, y una mejora notable en el rendimiento de seguimiento de trayectoria tanto para el modo de sobrevuelo como para el modo de evitación de obstáculos, del 89.9% y 19.66%, respectivamente.