Estudio de viabilidad de los trenes de potencia de aeronaves deportivas ligeras electrificadas
Autores: McQueen, Madeline; Karata, Ahmet E.; Bramesfeld, Götz; Demir, Eda; Arenas, Osvaldo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio de viabilidad de los trenes de potencia de aeronaves deportivas ligeras electrificadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Modelo aerodinámico basado en teoría
Configuraciones de tren motriz electrificado
Viabilidad
Totalmente eléctrico
Híbrido eléctrico
Propulsión
Entorno MATLAB/Simulink
Simulaciones
Autonomía
Tecnología de baterías
Relación potencia-peso
Segmento de aeronaves ligeras deportivas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Un modelo aerodinámico basado en teorías, desarrollado y aplicado a configuraciones de tren motriz electrificado, tenía como objetivo analizar la viabilidad de implementar propulsión totalmente eléctrica y propulsión híbrida eléctrica en aeronaves ligeras. El rango se seleccionó como el principal indicador de viabilidad. Se utilizó un entorno MATLAB/Simulink para crear los modelos, que involucraban la combinación de controladores proporcionales-integrales-derivativos, propiedades aerodinámicas de una aeronave de referencia y limitaciones del tren motriz tomadas de componentes comerciales. Las simulaciones realizadas al variar misiones, baterías, masa de combustible y métodos de distribución de energía proporcionaron resultados que mostraban la viabilidad de la propulsión electrificada con la tecnología actual. Los resultados mostraron que el rango de la aeronave totalmente eléctrica era solo el 5% del de una aeronave tradicionalmente propulsada con la tecnología de baterías actual. Las aeronaves híbridas eléctricas podrían alcanzar el 44% del rango de una aeronave tradicionalmente propulsada, pero este resultado se encontró casi completamente relacionado con la masa de combustible. Los trenes motrices híbridos eléctricos que utilizan una distribución de energía con su grado óptimo de hibridación pueden lograr rangos de hasta un 3% más que el mismo tren motriz utilizando una distribución de energía diferente. Los resultados sugieren que se requieren mejoras en la relación potencia-peso de la tecnología de baterías existente antes de que la propulsión electrificada se convierta en un competidor en el segmento de aeronaves ligeras.
Descripción
Un modelo aerodinámico basado en teorías, desarrollado y aplicado a configuraciones de tren motriz electrificado, tenía como objetivo analizar la viabilidad de implementar propulsión totalmente eléctrica y propulsión híbrida eléctrica en aeronaves ligeras. El rango se seleccionó como el principal indicador de viabilidad. Se utilizó un entorno MATLAB/Simulink para crear los modelos, que involucraban la combinación de controladores proporcionales-integrales-derivativos, propiedades aerodinámicas de una aeronave de referencia y limitaciones del tren motriz tomadas de componentes comerciales. Las simulaciones realizadas al variar misiones, baterías, masa de combustible y métodos de distribución de energía proporcionaron resultados que mostraban la viabilidad de la propulsión electrificada con la tecnología actual. Los resultados mostraron que el rango de la aeronave totalmente eléctrica era solo el 5% del de una aeronave tradicionalmente propulsada con la tecnología de baterías actual. Las aeronaves híbridas eléctricas podrían alcanzar el 44% del rango de una aeronave tradicionalmente propulsada, pero este resultado se encontró casi completamente relacionado con la masa de combustible. Los trenes motrices híbridos eléctricos que utilizan una distribución de energía con su grado óptimo de hibridación pueden lograr rangos de hasta un 3% más que el mismo tren motriz utilizando una distribución de energía diferente. Los resultados sugieren que se requieren mejoras en la relación potencia-peso de la tecnología de baterías existente antes de que la propulsión electrificada se convierta en un competidor en el segmento de aeronaves ligeras.