Optimización de Parámetros Estructurales del Soporte Vectorial en un Vehículo Aéreo No Tripulado de Despegue y Aterrizaje Vertical
Autores: Liu, Wenshuai; Quan, Wenyong; Wang, Junli; Yao, Xiaomin; Liu, Qingzheng; Liu, Qiang; Tian, Yuxiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización de Parámetros Estructurales del Soporte Vectorial en un Vehículo Aéreo No Tripulado de Despegue y Aterrizaje Vertical
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Aplicaciones agrícolas
Soporte de vector
Empuje
Relación de sustentación a resistencia
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
La funcionalidad de los vehículos aéreos no tripulados (VANT) en aplicaciones agrícolas se mejoró al optimizar los parámetros del soporte vectorial en un VANT de despegue y aterrizaje vertical para maximizar el empuje y la relación de sustentación a resistencia. Primero, se compararon los resultados de las simulaciones de dinámica de fluidos computacional con los datos de túnel de viento para asegurar un modelo preciso del VANT considerado, indicando un error en el coeficiente de empuje de menos del 3% y un error en la relación de sustentación a resistencia del VANT de menos del 8%. A continuación, se aplicó este modelo para simular el empuje del hélice y la relación de sustentación a resistencia del VANT para 25 puntos de muestra seleccionados utilizando un diseño experimental compuesto central variando los cuatro parámetros estructurales del soporte vectorial. Posteriormente, se aplicó un algoritmo de kriging para construir modelos de superficie de respuesta basados en los resultados. Finalmente, se empleó un Algoritmo Genético Multi-Objetivo para determinar los valores óptimos de los parámetros que maximizan los dos coeficientes. Los parámetros estructurales óptimos para el soporte vectorial del VANT se determinaron como una altura del soporte vectorial de 51 mm, una longitud de soporte fija de 168 mm, un ancho de soporte fijo de 69 mm y un diámetro exterior de la esfera de 31 mm. Estos valores proporcionaron un coeficiente de empuje del hélice un 19% mayor que el de el VANT original.
Descripción
La funcionalidad de los vehículos aéreos no tripulados (VANT) en aplicaciones agrícolas se mejoró al optimizar los parámetros del soporte vectorial en un VANT de despegue y aterrizaje vertical para maximizar el empuje y la relación de sustentación a resistencia. Primero, se compararon los resultados de las simulaciones de dinámica de fluidos computacional con los datos de túnel de viento para asegurar un modelo preciso del VANT considerado, indicando un error en el coeficiente de empuje de menos del 3% y un error en la relación de sustentación a resistencia del VANT de menos del 8%. A continuación, se aplicó este modelo para simular el empuje del hélice y la relación de sustentación a resistencia del VANT para 25 puntos de muestra seleccionados utilizando un diseño experimental compuesto central variando los cuatro parámetros estructurales del soporte vectorial. Posteriormente, se aplicó un algoritmo de kriging para construir modelos de superficie de respuesta basados en los resultados. Finalmente, se empleó un Algoritmo Genético Multi-Objetivo para determinar los valores óptimos de los parámetros que maximizan los dos coeficientes. Los parámetros estructurales óptimos para el soporte vectorial del VANT se determinaron como una altura del soporte vectorial de 51 mm, una longitud de soporte fija de 168 mm, un ancho de soporte fijo de 69 mm y un diámetro exterior de la esfera de 31 mm. Estos valores proporcionaron un coeficiente de empuje del hélice un 19% mayor que el de el VANT original.