Cálculo Experimental de Masas Añadidas para la Construcción Precisa de Modelos de Vuelo de Aeronaves dirigibles
Autores: López, Deibi; Domínguez, Diego; Delgado, Adrián; García-Gutiérrez, Adrián; Gonzalo, Jesús
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Cálculo Experimental de Masas Añadidas para la Construcción Precisa de Modelos de Vuelo de Aeronaves dirigibles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Dirigibles
Transporte de carga
Análisis de estabilidad
Diseño de piloto automático
Masa añadida
Túnel de viento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, el interés en los dirigibles para el transporte de carga y las plataformas estratosféricas ha aumentado, lo que requiere un modelado dinámico preciso para el análisis de estabilidad, el diseño de pilotos automáticos y la planificación de misiones, específicamente a través del cálculo de derivadas de estabilidad, como la masa añadida y la inercia. A pesar de los varios métodos de CFD y soluciones analíticas disponibles para calcular las masas añadidas, la validación experimental sigue siendo esencial. Este estudio presenta una nueva metodología para medir estas en un túnel de viento, comparando los resultados con estudios previos que utilizaron tanques de remolque. El enfoque implica diseñar el modelo de prueba y un mecanismo de manivela-deslizadera para generar movimiento dentro del túnel de viento, considerando la sensibilidad de la celda de carga, la precisión, el rango de frecuencia y los números de Reynolds. Se utilizó un modelo de elipsoide de revolución, hecho de poliestireno extruido, para validar soluciones analíticas. El modelo de prueba, que mide 1 m de longitud con una relación de aspecto de 6, pesando 482 g, fue movido a lo largo de rieles por el sistema de manivela-deslizadera. Al aumentar la frecuencia de movimiento, se minimizaron las vibraciones estructurales que afectan las mediciones de la celda de carga. Un procesamiento de señal adecuado, que incluye filtrado de paso alto y ajuste de series de Fourier de segundo orden, permitió un cálculo exitoso de la masa virtual, mostrando solo un 2.1% de desviación de los valores teóricos, mejorando significativamente los estudios previos con errores relativos más altos.
Descripción
En los últimos años, el interés en los dirigibles para el transporte de carga y las plataformas estratosféricas ha aumentado, lo que requiere un modelado dinámico preciso para el análisis de estabilidad, el diseño de pilotos automáticos y la planificación de misiones, específicamente a través del cálculo de derivadas de estabilidad, como la masa añadida y la inercia. A pesar de los varios métodos de CFD y soluciones analíticas disponibles para calcular las masas añadidas, la validación experimental sigue siendo esencial. Este estudio presenta una nueva metodología para medir estas en un túnel de viento, comparando los resultados con estudios previos que utilizaron tanques de remolque. El enfoque implica diseñar el modelo de prueba y un mecanismo de manivela-deslizadera para generar movimiento dentro del túnel de viento, considerando la sensibilidad de la celda de carga, la precisión, el rango de frecuencia y los números de Reynolds. Se utilizó un modelo de elipsoide de revolución, hecho de poliestireno extruido, para validar soluciones analíticas. El modelo de prueba, que mide 1 m de longitud con una relación de aspecto de 6, pesando 482 g, fue movido a lo largo de rieles por el sistema de manivela-deslizadera. Al aumentar la frecuencia de movimiento, se minimizaron las vibraciones estructurales que afectan las mediciones de la celda de carga. Un procesamiento de señal adecuado, que incluye filtrado de paso alto y ajuste de series de Fourier de segundo orden, permitió un cálculo exitoso de la masa virtual, mostrando solo un 2.1% de desviación de los valores teóricos, mejorando significativamente los estudios previos con errores relativos más altos.