Desarrollo, Modelado y Control de un UAV de Doble Ala Basculante en Vuelo Vertical
Autores: Sanchez-Rivera, Luz M.; Lozano, Rogelio; Arias-Montano, Alfredo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Desarrollo, Modelado y Control de un UAV de Doble Ala Basculante en Vuelo Vertical
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados híbridos
VTOL
CTOL
Análisis aerodinámico
Modelo dinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados Híbridos (H-UAVs) son actualmente un campo de investigación muy interesante en la comunidad científica moderna debido a su capacidad para realizar Despegue y Aterrizaje Vertical (VTOL) y Despegue y Aterrizaje Convencional (CTOL). Este documento se centra en el UAV de Doble Ala Basculante, un vehículo capaz de realizar ambos modos de vuelo (VTOL y CTOL). El modelo dinámico completo del UAV se obtiene utilizando la formulación de Newton-Euler, que incluye efectos aerodinámicos, como las fuerzas de arrastre y sustentación de las alas, que son una función del flujo de aire generado por los rotores, la velocidad de crucero, el ángulo del ala basculante y el ángulo de ataque. La velocidad del flujo de aire generada por los rotores se estudia en un banco de pruebas. Se especifica el área proyectada en el ala del UAV que se ve afectada por el flujo de aire generado por los rotores y se realiza un análisis aerodinámico 3D para esta región. Además, se calculan los coeficientes aerodinámicos del UAV en modo VTOL utilizando el método de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y se incorporan al modelo dinámico no lineal. Para validar el modelo dinámico completo, se adoptan controladores PD para el control de altitud y actitud del vehículo en modo VTOL, los controladores se simulan e implementan en el vehículo para experimentos de vuelo en interiores y exteriores.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados Híbridos (H-UAVs) son actualmente un campo de investigación muy interesante en la comunidad científica moderna debido a su capacidad para realizar Despegue y Aterrizaje Vertical (VTOL) y Despegue y Aterrizaje Convencional (CTOL). Este documento se centra en el UAV de Doble Ala Basculante, un vehículo capaz de realizar ambos modos de vuelo (VTOL y CTOL). El modelo dinámico completo del UAV se obtiene utilizando la formulación de Newton-Euler, que incluye efectos aerodinámicos, como las fuerzas de arrastre y sustentación de las alas, que son una función del flujo de aire generado por los rotores, la velocidad de crucero, el ángulo del ala basculante y el ángulo de ataque. La velocidad del flujo de aire generada por los rotores se estudia en un banco de pruebas. Se especifica el área proyectada en el ala del UAV que se ve afectada por el flujo de aire generado por los rotores y se realiza un análisis aerodinámico 3D para esta región. Además, se calculan los coeficientes aerodinámicos del UAV en modo VTOL utilizando el método de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y se incorporan al modelo dinámico no lineal. Para validar el modelo dinámico completo, se adoptan controladores PD para el control de altitud y actitud del vehículo en modo VTOL, los controladores se simulan e implementan en el vehículo para experimentos de vuelo en interiores y exteriores.