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Un Marco de Simulación para el Despegue de Aeronaves Considerando la Aerodinámica del Efecto Suelo en el Diseño Conceptual

Autores: Abu Salem, Karim; Palaia, Giuseppe; Chiarelli, Mario R.; Bianchi, Mario

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un Marco de Simulación para el Despegue de Aeronaves Considerando la Aerodinámica del Efecto Suelo en el Diseño Conceptual


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Conceptos de aeronaves novedosas
Tecnologías de propulsión
Modelo de simulación
Maniobra de despegue
Efectos aerodinámicos
Efecto suelo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 32

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El desarrollo de nuevos conceptos de aeronaves y tecnologías de propulsión requiere métodos y herramientas basados en la física actualizados para el diseño conceptual de aeronaves. En este contexto, se propone en este artículo un modelo de simulación para la maniobra de despegue, que se empleará en la fase de diseño conceptual de aeronaves, ya sean de configuración tradicional o innovadora. El modelo es capaz de evaluar la dinámica longitudinal, tanto translacional como rotacional, de la aeronave considerada como un cuerpo rígido, e influenciada por los efectos aerodinámicos introducidos por la presencia del suelo. El efecto del suelo, de hecho, induce variaciones en las fuerzas aerodinámicas dependiendo de la distancia y la actitud de las superficies de sustentación respecto al suelo, lo que puede influir significativamente en las características aeromecánicas de la aeronave durante la evolución de la maniobra de despegue. El modelo de simulación se basa en la solución numérica de las ecuaciones de la dinámica de la aeronave rígida en el plano longitudinal e integra un solucionador aerodinámico de red de vórtices para evaluar las características aerodinámicas y aeromecánicas de la aeronave considerando el efecto del suelo en cada paso de tiempo. El enfoque propuesto es independiente de la configuración, ya que puede modelar la geometría, evaluar la aerodinámica y simular la dinámica de aeronaves con cualquier arquitectura de sustentación; además, el modelo de simulación es rápido y flexible, lo que lo hace efectivo para la fase conceptual del diseño de aeronaves. El artículo propone la descripción de la maniobra de despegue de dos aeronaves con diferentes estructuras: una con una arquitectura convencional de tubo y ala y otra con un sistema de sustentación de ala en caja. Los resultados propuestos destacan el potencial del modelo de simulación para detectar diferencias aeromecánicas y dinámicas durante el desarrollo de la maniobra para diferentes configuraciones de aeronaves, y para evaluar la importancia de considerar la aerodinámica del efecto del suelo.

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