Revisión de las Aplicaciones de la Tecnología de Vectorización de Empuje en Vehículos Aéreos No Tripulados
Autores: Luo, Yifan; Cui, Bo; Zhang, Hongye
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Revisión de las Aplicaciones de la Tecnología de Vectorización de Empuje en Vehículos Aéreos No Tripulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Tecnología de vectorización de empuje
Vehículos aéreos no tripulados
Tecnología de vectorización de empuje mecánico
Tecnología de vectorización de empuje fluidico
Sistema de propulsión eléctrica distribuida
Tecnología de control de rechazo de auto perturbaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La tecnología de vectorización de empuje mejora significativamente la maniobrabilidad y la adaptabilidad ambiental de los vehículos aéreos no tripulados al regular dinámicamente la dirección y la magnitud del empuje. En este documento, se revisan sistemáticamente los principios y aplicaciones de la tecnología de vectorización de empuje mecánico, la tecnología de vectorización de empuje fluidos y el sistema de propulsión eléctrica distribuida. Se muestra que la boquilla vectorial mecánica puede lograr un control de alta precisión, pero tiene cargas estructurales; la tecnología de vectorización de empuje fluidos mejora la velocidad de respuesta a través del diseño de partes móviles, pero se acompaña de la pérdida de empuje; y el sistema de propulsión eléctrica distribuida mejora la eficiencia de flotación en comparación con el helicóptero tradicional. Abordando los desafíos de acoplamiento multifísico y control no lineal en vehículos aéreos no tripulados, este documento elucida las ventajas de compensación de perturbaciones de la tecnología de control de rechazo de auto-perturbaciones y las capacidades de generación de trayectorias óptimas de un algoritmo de planificación de trayectorias mejorado. Estos dos enfoques ofrecen beneficios técnicos complementarios: el primero asegura una actitud de vuelo estable, mientras que el segundo optimiza la eficiencia de la trayectoria de vuelo. A través de estudios de caso como el demostrador Skate, se demuestra aún más el valor práctico de estas tecnologías en la mejora de la maniobrabilidad y adaptabilidad de los UAV. Sin embargo, la gestión térmica en entornos extremos, la eficiencia energética y la falta de estándares siguen siendo cuellos de botella en la ingeniería. En el futuro, se necesitan avances en materiales resistentes a altas temperaturas y arquitecturas de control inteligente para promover el desarrollo de UAV hacia una operación ultra-autónoma. Este documento proporciona una referencia sistemática para la teoría y aplicación de la tecnología de vectorización de empuje.
Descripción
La tecnología de vectorización de empuje mejora significativamente la maniobrabilidad y la adaptabilidad ambiental de los vehículos aéreos no tripulados al regular dinámicamente la dirección y la magnitud del empuje. En este documento, se revisan sistemáticamente los principios y aplicaciones de la tecnología de vectorización de empuje mecánico, la tecnología de vectorización de empuje fluidos y el sistema de propulsión eléctrica distribuida. Se muestra que la boquilla vectorial mecánica puede lograr un control de alta precisión, pero tiene cargas estructurales; la tecnología de vectorización de empuje fluidos mejora la velocidad de respuesta a través del diseño de partes móviles, pero se acompaña de la pérdida de empuje; y el sistema de propulsión eléctrica distribuida mejora la eficiencia de flotación en comparación con el helicóptero tradicional. Abordando los desafíos de acoplamiento multifísico y control no lineal en vehículos aéreos no tripulados, este documento elucida las ventajas de compensación de perturbaciones de la tecnología de control de rechazo de auto-perturbaciones y las capacidades de generación de trayectorias óptimas de un algoritmo de planificación de trayectorias mejorado. Estos dos enfoques ofrecen beneficios técnicos complementarios: el primero asegura una actitud de vuelo estable, mientras que el segundo optimiza la eficiencia de la trayectoria de vuelo. A través de estudios de caso como el demostrador Skate, se demuestra aún más el valor práctico de estas tecnologías en la mejora de la maniobrabilidad y adaptabilidad de los UAV. Sin embargo, la gestión térmica en entornos extremos, la eficiencia energética y la falta de estándares siguen siendo cuellos de botella en la ingeniería. En el futuro, se necesitan avances en materiales resistentes a altas temperaturas y arquitecturas de control inteligente para promover el desarrollo de UAV hacia una operación ultra-autónoma. Este documento proporciona una referencia sistemática para la teoría y aplicación de la tecnología de vectorización de empuje.