Un mapa de ruta para la optimización estructural de un UAV compuesto de tipo C
Autores: Rekatsinas, Christoforos S.; Dimitriou, Dimitris K.; Chrysochoidis, Nikolaos A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un mapa de ruta para la optimización estructural de un UAV compuesto de tipo C
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Proceso de diseño
Sándwich compuesto
Vehículo aéreo no tripulado
Materiales reforzados con fibra de carbono
Diseño estructural
Aeroestructura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El presente documento investiga el proceso de diseño y el dimensionamiento de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) tipo C, compuesto por un sándwich sin cola. El objetivo es investigar una configuración de aeronave innovadora que supere el enfoque estándar de costillas y vigas y las reemplace con una estructura de sándwich para futuros sistemas aéreos no tripulados. La necesidad de materiales reforzados con fibra de carbono surgió debido a la restricción de peso de un VANT de Clase C, es decir, todo el vehículo debe estar por debajo de 25 kg, lo que limita la masa de la estructura a 9 kg. El diseño estructural de estructuras compuestas difiere del de estructuras isotrópicas tradicionales. El número de agujeros debe ser limitado, ya que perforar la aeroestructura compuesta podría generar delaminaciones. Además, las uniones entre secciones con diferentes grosores podrían llevar a concentraciones de tensión y desuniones. Por lo tanto, el presente informe es crucial para la continuidad del proyecto actual, ya que ha contribuido tanto al diseño estructural como a la evaluación del VANT. Este trabajo se centra en el cálculo de cargas, el proceso de dimensionamiento estructural a través de un enfoque de optimización multidisciplinaria y la prueba estructural basada en simulaciones. Se presta especial atención al método semi-analítico desarrollado específicamente para predecir la carga aeroelástica. Basado en el modelo detallado de elementos finitos de la estructura global, se demuestra la aplicabilidad del número mínimo de tornillos como una variante principal de unión estructural. El proceso de diseño desde componentes individuales hasta el ensamblaje de la aeronave en su conjunto resulta en la realización de la estructura del demostrador.
Descripción
El presente documento investiga el proceso de diseño y el dimensionamiento de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) tipo C, compuesto por un sándwich sin cola. El objetivo es investigar una configuración de aeronave innovadora que supere el enfoque estándar de costillas y vigas y las reemplace con una estructura de sándwich para futuros sistemas aéreos no tripulados. La necesidad de materiales reforzados con fibra de carbono surgió debido a la restricción de peso de un VANT de Clase C, es decir, todo el vehículo debe estar por debajo de 25 kg, lo que limita la masa de la estructura a 9 kg. El diseño estructural de estructuras compuestas difiere del de estructuras isotrópicas tradicionales. El número de agujeros debe ser limitado, ya que perforar la aeroestructura compuesta podría generar delaminaciones. Además, las uniones entre secciones con diferentes grosores podrían llevar a concentraciones de tensión y desuniones. Por lo tanto, el presente informe es crucial para la continuidad del proyecto actual, ya que ha contribuido tanto al diseño estructural como a la evaluación del VANT. Este trabajo se centra en el cálculo de cargas, el proceso de dimensionamiento estructural a través de un enfoque de optimización multidisciplinaria y la prueba estructural basada en simulaciones. Se presta especial atención al método semi-analítico desarrollado específicamente para predecir la carga aeroelástica. Basado en el modelo detallado de elementos finitos de la estructura global, se demuestra la aplicabilidad del número mínimo de tornillos como una variante principal de unión estructural. El proceso de diseño desde componentes individuales hasta el ensamblaje de la aeronave en su conjunto resulta en la realización de la estructura del demostrador.