Metodología de Dimensionamiento Rápido y Evaluación de la Configuración de Almacenamiento de Energía en el Tiempo de Vuelo de un Vehículo Aéreo Multirrotor
Autores: Chahba, Saad; Sehab, Rabia; Morel, Cristina; Krebs, Guillaume; Akrad, Ahmad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Metodología de Dimensionamiento Rápido y Evaluación de la Configuración de Almacenamiento de Energía en el Tiempo de Vuelo de un Vehículo Aéreo Multirrotor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Movilidad aérea urbana
Tecnologías de aeronaves eVTOL
Etapa de certificación y comercialización
Desafíos de rendimiento
Configuraciones de sistemas de almacenamiento de energía
Cadena de propulsión optimizada
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La movilidad aérea urbana (UAM), definida como operaciones de tráfico aéreo seguras y eficientes en un área metropolitana para aeronaves tripuladas y sistemas de aeronaves no tripuladas, está siendo investigada y desarrollada por la industria, la academia y el gobierno. Este tipo de movilidad ofrece una oportunidad para construir un subsector verde y sostenible, aprovechando las lecciones aprendidas a lo largo de décadas por la aviación. Gracias a su operación no contaminante y a la gestión simple del tráfico aéreo, las tecnologías de aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) están siendo desarrolladas y experimentadas actualmente para este propósito. Sin embargo, para completar con éxito la etapa de certificación y comercialización, es necesario superar varios desafíos, particularmente en términos de rendimiento, como el tiempo de vuelo y la resistencia, y la fiabilidad. En este documento, se desarrolló y validó una metodología rápida para dimensionar y seleccionar los componentes de la cadena de propulsión de un vehículo aéreo multirrotor eVTOL en un prototipo a escala reducida de un vehículo multirrotor eléctrico con un peso de 15 kg. Esta metodología está asociada con un estudio comparativo de configuraciones de sistemas de almacenamiento de energía, con el fin de evaluar su efecto en el tiempo de vuelo del vehículo aéreo. Primero, se seleccionó el par óptimo motor/hélice utilizando una optimización no lineal global para maximizar la eficiencia específica de estos componentes. En segundo lugar, se dimensionaron cinco tecnologías de almacenamiento de energía para evaluar su influencia en el tiempo de vuelo del vehículo aéreo. Finalmente, basado en este proceso de dimensionamiento, se evaluó el peso bruto de despegue (GTOW) de la cadena de propulsión optimizada para cada configuración de almacenamiento de energía utilizando métodos basados en regresión basados en datos de proveedores de la cadena de propulsión.
Descripción
La movilidad aérea urbana (UAM), definida como operaciones de tráfico aéreo seguras y eficientes en un área metropolitana para aeronaves tripuladas y sistemas de aeronaves no tripuladas, está siendo investigada y desarrollada por la industria, la academia y el gobierno. Este tipo de movilidad ofrece una oportunidad para construir un subsector verde y sostenible, aprovechando las lecciones aprendidas a lo largo de décadas por la aviación. Gracias a su operación no contaminante y a la gestión simple del tráfico aéreo, las tecnologías de aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) están siendo desarrolladas y experimentadas actualmente para este propósito. Sin embargo, para completar con éxito la etapa de certificación y comercialización, es necesario superar varios desafíos, particularmente en términos de rendimiento, como el tiempo de vuelo y la resistencia, y la fiabilidad. En este documento, se desarrolló y validó una metodología rápida para dimensionar y seleccionar los componentes de la cadena de propulsión de un vehículo aéreo multirrotor eVTOL en un prototipo a escala reducida de un vehículo multirrotor eléctrico con un peso de 15 kg. Esta metodología está asociada con un estudio comparativo de configuraciones de sistemas de almacenamiento de energía, con el fin de evaluar su efecto en el tiempo de vuelo del vehículo aéreo. Primero, se seleccionó el par óptimo motor/hélice utilizando una optimización no lineal global para maximizar la eficiencia específica de estos componentes. En segundo lugar, se dimensionaron cinco tecnologías de almacenamiento de energía para evaluar su influencia en el tiempo de vuelo del vehículo aéreo. Finalmente, basado en este proceso de dimensionamiento, se evaluó el peso bruto de despegue (GTOW) de la cadena de propulsión optimizada para cada configuración de almacenamiento de energía utilizando métodos basados en regresión basados en datos de proveedores de la cadena de propulsión.