Estimación de la Masa del Recipiente de Combustible Presurizado para Sistemas de Aeronaves No Tripuladas PEM de Gran Altitud
Autores: Albayati, Ibrahim M.; Al-Bayati, Abdulrahman Muataz; Ali, Rashid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estimación de la Masa del Recipiente de Combustible Presurizado para Sistemas de Aeronaves No Tripuladas PEM de Gran Altitud
Categoría
Energía
Subcategoría
Tecnología de combustibles
Palabras clave
Plantas de energía
UAS
Pila de combustible
Recipiente a presión
Hidrógeno
Oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La relación potencia-peso de las plantas de energía es una consideración importante, especialmente en el diseño de Sistemas de Aeronaves No Tripuladas (UAS). En este documento, se considera un UAS con un peso máximo de despegue (MTOW) de 35.3 kg, equipado con una celda de combustible como fuente de energía principal para proporcionar energía eléctrica al sistema de propulsión. Se propone un diseño de recipiente a presión que puede estimar y determinar el tamaño y peso total de la planta de energía combinada de un conjunto de celdas de combustible con recipientes de hidrógeno y aire/oxígeno y el sistema de propulsión del UAS para operaciones a gran altitud. Se adoptan dos escenarios para determinar el tamaño y peso de los recipientes a presión necesarios para suministrar oxígeno al conjunto de celdas de combustible. Se utilizan diferentes tipos de materiales de acero inoxidable en el diseño del recipiente a presión con el fin de encontrar un material apropiado que ofrezca ventajas de bajo tamaño y peso. Además, también se considera el diseño de un recipiente a presión de hidrógeno y la estimación de masa. Los tamaños y pesos estimados de los recipientes de hidrógeno y oxígeno de la planta de energía y el sistema de propulsión en esta investigación ofrecen un máximo de cuatro horas de tiempo de vuelo para la misión del UAS; esto se basa en un conjunto de membrana de intercambio de protones (PEM) Horizon (H-1000).
Descripción
La relación potencia-peso de las plantas de energía es una consideración importante, especialmente en el diseño de Sistemas de Aeronaves No Tripuladas (UAS). En este documento, se considera un UAS con un peso máximo de despegue (MTOW) de 35.3 kg, equipado con una celda de combustible como fuente de energía principal para proporcionar energía eléctrica al sistema de propulsión. Se propone un diseño de recipiente a presión que puede estimar y determinar el tamaño y peso total de la planta de energía combinada de un conjunto de celdas de combustible con recipientes de hidrógeno y aire/oxígeno y el sistema de propulsión del UAS para operaciones a gran altitud. Se adoptan dos escenarios para determinar el tamaño y peso de los recipientes a presión necesarios para suministrar oxígeno al conjunto de celdas de combustible. Se utilizan diferentes tipos de materiales de acero inoxidable en el diseño del recipiente a presión con el fin de encontrar un material apropiado que ofrezca ventajas de bajo tamaño y peso. Además, también se considera el diseño de un recipiente a presión de hidrógeno y la estimación de masa. Los tamaños y pesos estimados de los recipientes de hidrógeno y oxígeno de la planta de energía y el sistema de propulsión en esta investigación ofrecen un máximo de cuatro horas de tiempo de vuelo para la misión del UAS; esto se basa en un conjunto de membrana de intercambio de protones (PEM) Horizon (H-1000).