Evaluación Sinérgica de Tecnologías Aerodinámicas y de Mejora del Rendimiento en un UAV BWB Táctico
Autores: Kapsalis, Stavros; Panagiotou, Pericles; Yakinthos, Kyros
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación Sinérgica de Tecnologías Aerodinámicas y de Mejora del Rendimiento en un UAV BWB Táctico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Eficiencia aerodinámica
Tecnologías que mejoran el rendimiento
Sistemas de propulsión híbrido-eléctrica
Actuadores de plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD)
Elevones morphing
Marco de toma de decisiones multiatributo (MADM)
Licencia
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El estudio actual presenta una metodología holística de evaluación e integración de tecnologías para mejorar la eficiencia aerodinámica y el rendimiento de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala fija y cuerpo de ala mezclada (BWB) a través de la integración sinérgica de varias tecnologías aerodinámicas y de mejora del rendimiento. Basado en varias investigaciones individuales de tecnologías realizadas en el marco del proyecto de investigación EURRICA (Plataforma de vehículo aéreo no tripulado mejorada utilizando configuraciones innovadoras integradas y tecnologías de propulsión) para VANT BWB, se lleva a cabo una identificación, evaluación y selección de tecnologías (TIES) estructurada. Es decir, se realiza un examen sinérgico que involucra tecnologías de tres dominios: diseño de configuración, técnicas de control de flujo y sistemas de propulsión híbrido-eléctrica. Se evalúan seis alternativas tecnológicas: flaps, cercas de ala, actuadores de plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD), elevones morfables, sistema de propulsión híbrido y un sistema de propulsión solar híbrido, utilizando un marco de toma de decisiones multiatributo (MADM) determinista basado en la técnica de preferencia por similitud a la solución ideal (TOPSIS). Las métricas de evaluación incluyen la velocidad de pérdida (Vs), la distancia de despegue (sg), el peso bruto de despegue (GTOW), el GTOW máximo permitido y la reducción del consumo de combustible. Los resultados demuestran que ciertas configuraciones generan mejoras significativas en el rendimiento a baja velocidad y la resistencia, mientras que se discuten, respectivamente, las suposiciones y limitaciones tecnológicas correspondientes. Notablemente, la configuración que combina flaps, superficies de control morfables, cercas y propulsión híbrida logra la clasificación más alta bajo un escenario de sinergia de rendimiento-futuro, lo que conduce a más del 25% de ahorro de combustible y más de 100 kg de aumento en el GTOW permitido. Estos hallazgos proporcionan evidencia cuantitativa del potencial de varias tecnologías en futuros desarrollos de VANT, incluso cuando se utiliza una configuración novedosa, como el BWB.
Descripción
El estudio actual presenta una metodología holística de evaluación e integración de tecnologías para mejorar la eficiencia aerodinámica y el rendimiento de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala fija y cuerpo de ala mezclada (BWB) a través de la integración sinérgica de varias tecnologías aerodinámicas y de mejora del rendimiento. Basado en varias investigaciones individuales de tecnologías realizadas en el marco del proyecto de investigación EURRICA (Plataforma de vehículo aéreo no tripulado mejorada utilizando configuraciones innovadoras integradas y tecnologías de propulsión) para VANT BWB, se lleva a cabo una identificación, evaluación y selección de tecnologías (TIES) estructurada. Es decir, se realiza un examen sinérgico que involucra tecnologías de tres dominios: diseño de configuración, técnicas de control de flujo y sistemas de propulsión híbrido-eléctrica. Se evalúan seis alternativas tecnológicas: flaps, cercas de ala, actuadores de plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD), elevones morfables, sistema de propulsión híbrido y un sistema de propulsión solar híbrido, utilizando un marco de toma de decisiones multiatributo (MADM) determinista basado en la técnica de preferencia por similitud a la solución ideal (TOPSIS). Las métricas de evaluación incluyen la velocidad de pérdida (Vs), la distancia de despegue (sg), el peso bruto de despegue (GTOW), el GTOW máximo permitido y la reducción del consumo de combustible. Los resultados demuestran que ciertas configuraciones generan mejoras significativas en el rendimiento a baja velocidad y la resistencia, mientras que se discuten, respectivamente, las suposiciones y limitaciones tecnológicas correspondientes. Notablemente, la configuración que combina flaps, superficies de control morfables, cercas y propulsión híbrida logra la clasificación más alta bajo un escenario de sinergia de rendimiento-futuro, lo que conduce a más del 25% de ahorro de combustible y más de 100 kg de aumento en el GTOW permitido. Estos hallazgos proporcionan evidencia cuantitativa del potencial de varias tecnologías en futuros desarrollos de VANT, incluso cuando se utiliza una configuración novedosa, como el BWB.