Vuelo en formación de UAVs de ala fija: modelado dinámico, diseño de guía y pruebas en escenarios realistas
Autores: Riboldi, Carlo E.D.; Tomasoni, Marco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Vuelo en formación de UAVs de ala fija: modelado dinámico, diseño de guía y pruebas en escenarios realistas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aeronaves autónomas
Aeronaves de ala fija
Enjambres de UAV
Dominio militar
Modelo de dinámica de vuelo
Guía de enjambre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El vuelo autónomo no tripulado basado en aeronaves de ala fija constituye una solución práctica y económica para misiones de transporte a destinos remotos o comunidades desfavorecidas, para las cuales su carga útil y alcance representan cifras de mérito interesantes. En tales contextos, el uso de enjambres de UAV presenta un enfoque atractivo para aprovechar las capacidades de carga útil. Además, en el ámbito militar, el despliegue de enjambres de aeronaves más pequeñas podría mejorar la modularidad logística, reduciendo el riesgo de perder toda la carga de la misión o el suministro de armamento al atravesar territorios hostiles. La literatura sobre enjambres de aeronaves de ala fija está mayormente relacionada con aspectos de diseño de control, a menudo demostrados a través de modelado simplista en entornos virtuales, o con análisis de rendimiento realizados en configuraciones experimentales, que típicamente intentan hacer frente a la complejidad de la gestión en tiempo real, la integración dentro de un escenario multiagente y los problemas tácticos que surgen al enfrentar un vuelo real. Este artículo se sitúa en el vacío entre estos enfoques. Introduce un modelo preciso de dinámica de vuelo de 6 grados de libertad de un UAV de ala fija, que se empleó para la síntesis y prueba de las leyes de estabilización y guía para un enjambre dentro de un entorno de simulación de alta fidelidad. Además, en el mismo entorno, se diseñó y demostró un esquema para la coordinación intraenjambre, teniendo en cuenta el rendimiento aerodinámico óptimo. Se analizó y probó el rendimiento de los algoritmos de guía de enjambre acoplados y control de formación en el caso de misiones realistas, demostrando también la capacidad del esquema de control general propuesto para operar en presencia de perturbaciones.
Descripción
El vuelo autónomo no tripulado basado en aeronaves de ala fija constituye una solución práctica y económica para misiones de transporte a destinos remotos o comunidades desfavorecidas, para las cuales su carga útil y alcance representan cifras de mérito interesantes. En tales contextos, el uso de enjambres de UAV presenta un enfoque atractivo para aprovechar las capacidades de carga útil. Además, en el ámbito militar, el despliegue de enjambres de aeronaves más pequeñas podría mejorar la modularidad logística, reduciendo el riesgo de perder toda la carga de la misión o el suministro de armamento al atravesar territorios hostiles. La literatura sobre enjambres de aeronaves de ala fija está mayormente relacionada con aspectos de diseño de control, a menudo demostrados a través de modelado simplista en entornos virtuales, o con análisis de rendimiento realizados en configuraciones experimentales, que típicamente intentan hacer frente a la complejidad de la gestión en tiempo real, la integración dentro de un escenario multiagente y los problemas tácticos que surgen al enfrentar un vuelo real. Este artículo se sitúa en el vacío entre estos enfoques. Introduce un modelo preciso de dinámica de vuelo de 6 grados de libertad de un UAV de ala fija, que se empleó para la síntesis y prueba de las leyes de estabilización y guía para un enjambre dentro de un entorno de simulación de alta fidelidad. Además, en el mismo entorno, se diseñó y demostró un esquema para la coordinación intraenjambre, teniendo en cuenta el rendimiento aerodinámico óptimo. Se analizó y probó el rendimiento de los algoritmos de guía de enjambre acoplados y control de formación en el caso de misiones realistas, demostrando también la capacidad del esquema de control general propuesto para operar en presencia de perturbaciones.