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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

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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


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.

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