Evaluación de Cargas Aerodinámicas Basada en el Sobrevuelo y Selección de Materiales Compuestos para un UAV VTOL Híbrido
Autores: Badea, Gabriel Petre; Crunteanu, Daniel Eugeniu; Dombrovschi, Mdlin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Evaluación de Cargas Aerodinámicas Basada en el Sobrevuelo y Selección de Materiales Compuestos para un UAV VTOL Híbrido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
Evaluación de carga aerodinámica
Selección de materiales compuestos
VTOL tri-rotor de ala fija
Vehículo aéreo no tripulado
Simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta una metodología basada en el sobrevuelo para la evaluación de cargas aerodinámicas y la selección de materiales compuestos aplicada a un vehículo aéreo no tripulado (VANT) híbrido de ala fija y tri-rotor (VTOL, despegue y aterrizaje vertical). Se estableció un sobrevuelo orientado a la certificación para definir los casos de carga críticos. Se realizaron simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) del avión completo en crucero nominal para determinar los coeficientes aerodinámicos globales y los campos de presión distribuidos, incluidos los efectos de interferencia del fuselaje y del sistema VTOL montado externamente. Se utilizó un estudio complementario de ángulo de ataque solo en el ala para caracterizar las distribuciones de sustentación, resistencia y presión en la cuerda sobre el rango de incidencia relevante. Los puntos críticos del sobrevuelo se mapearon a estados aerodinámicos equivalentes en términos de coeficiente de sustentación y ángulo de ataque, lo que permite una correlación cuasi-estática entre las cargas de certificación y los resultados de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Paralelamente, se evaluaron experimentalmente laminados de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) bajo cargas de tracción, tracción con agujero abierto y flexión. Los resultados indican que, dentro de las dos configuraciones de laminado investigadas, el laminado CFRP [0 grados/90 grados] proporciona la resistencia y rigidez más adecuadas para las estructuras primarias del ala, mientras que los laminados fuera del eje son más adecuados para las regiones secundarias. El flujo de trabajo propuesto vincula la definición del sobrevuelo, el análisis aerodinámico y la selección de materiales, proporcionando una base para el diseño estructural preliminar.
Descripción
Este estudio presenta una metodología basada en el sobrevuelo para la evaluación de cargas aerodinámicas y la selección de materiales compuestos aplicada a un vehículo aéreo no tripulado (VANT) híbrido de ala fija y tri-rotor (VTOL, despegue y aterrizaje vertical). Se estableció un sobrevuelo orientado a la certificación para definir los casos de carga críticos. Se realizaron simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) del avión completo en crucero nominal para determinar los coeficientes aerodinámicos globales y los campos de presión distribuidos, incluidos los efectos de interferencia del fuselaje y del sistema VTOL montado externamente. Se utilizó un estudio complementario de ángulo de ataque solo en el ala para caracterizar las distribuciones de sustentación, resistencia y presión en la cuerda sobre el rango de incidencia relevante. Los puntos críticos del sobrevuelo se mapearon a estados aerodinámicos equivalentes en términos de coeficiente de sustentación y ángulo de ataque, lo que permite una correlación cuasi-estática entre las cargas de certificación y los resultados de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Paralelamente, se evaluaron experimentalmente laminados de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) bajo cargas de tracción, tracción con agujero abierto y flexión. Los resultados indican que, dentro de las dos configuraciones de laminado investigadas, el laminado CFRP [0 grados/90 grados] proporciona la resistencia y rigidez más adecuadas para las estructuras primarias del ala, mientras que los laminados fuera del eje son más adecuados para las regiones secundarias. El flujo de trabajo propuesto vincula la definición del sobrevuelo, el análisis aerodinámico y la selección de materiales, proporcionando una base para el diseño estructural preliminar.