Sobre la viabilidad de un dirigible de alta altitud desplegable desde un lanzador: efectos de las restricciones de diseño en un marco de dimensionamiento óptimo
Autores: Riboldi, Carlo E.D.; Rolando, Alberto; Regazzoni, Gregory
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Sobre la viabilidad de un dirigible de alta altitud desplegable desde un lanzador: efectos de las restricciones de diseño en un marco de dimensionamiento óptimo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Dirigibles de gran altitud
Retransmisión de señales
Ayuda en desastres
HAPS
Flexibilidad de despliegue
Despliegue asistido por misiles
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Cuando la observación terrestre o la retransmisión de señales en las cercanías de un escenario operativo hostil son de interés, como en acciones militares o en la ayuda ante desastres, los dirigibles de gran altitud (HAA) ofrecen algunos beneficios técnicos. Con un costo más moderado y una mayor flexibilidad de despliegue en comparación con los satélites en órbita baja, estas plataformas, a menudo bautizadas como pseudo-satélites de gran altitud (HAPS), operan lo suficientemente lejos del suelo para proporcionar una mejor cobertura de imagen y una retransmisión de señales de mayor alcance que los sistemas de vuelo bajo estándar, como aviones o helicópteros. A pesar de las condiciones atmosféricas en la alta atmósfera, ofrecen corrientes de aire estables y una densidad de energía solar altamente predecible, lo que brinda la oportunidad de una operación fluida durante un período prolongado. El diseño de los dirigibles para la tarea a menudo está condicionado por la necesidad de atravesar las capas inferiores de la atmósfera, que presentan una aerodinámica menos predecible y a menudo inestable, durante el ascenso a la altitud objetivo. Con el objetivo de aumentar simultáneamente la facilidad y rapidez del despliegue de la plataforma, eliminando la mayoría de las restricciones de diseño para los HAPS inducidas por el cruce de la atmósfera inferior, y así permitiendo el diseño de una máquina mejor adaptada para lograr un rendimiento óptimo a gran altitud, el despliegue del HAA mediante un misil es un concepto interesante. Sin embargo, dado que la plataforma HAA debe asumir el papel de carga útil de un lanzador, la viabilidad de la misión está sujeta a una cuidadosa negociación de especificaciones, de modo que el peso total del dirigible sea lo más bajo posible. Por lo tanto, se introduce inicialmente una técnica de diseño preliminar para dirigibles de gran altitud, personalizada para algunas características típicas del despliegue asistido por misiles, pero con el potencial de aplicaciones más amplias. El procedimiento propuesto se adapta a la inclusión en un marco óptimo, con el objetivo de buscar una solución de diseño de manera automática. Primero se propone una validación de los modelos y supuestos adoptados sobre los HAPS existentes. Luego, se lleva a cabo el diseño del dirigible de manera parametrizada, destacando el impacto de las restricciones operativas y tecnológicas en las soluciones de dimensionamiento resultantes. Esto permite marcar los límites del espacio de soluciones de diseño para un dirigible desplegable por lanzador.
Descripción
Cuando la observación terrestre o la retransmisión de señales en las cercanías de un escenario operativo hostil son de interés, como en acciones militares o en la ayuda ante desastres, los dirigibles de gran altitud (HAA) ofrecen algunos beneficios técnicos. Con un costo más moderado y una mayor flexibilidad de despliegue en comparación con los satélites en órbita baja, estas plataformas, a menudo bautizadas como pseudo-satélites de gran altitud (HAPS), operan lo suficientemente lejos del suelo para proporcionar una mejor cobertura de imagen y una retransmisión de señales de mayor alcance que los sistemas de vuelo bajo estándar, como aviones o helicópteros. A pesar de las condiciones atmosféricas en la alta atmósfera, ofrecen corrientes de aire estables y una densidad de energía solar altamente predecible, lo que brinda la oportunidad de una operación fluida durante un período prolongado. El diseño de los dirigibles para la tarea a menudo está condicionado por la necesidad de atravesar las capas inferiores de la atmósfera, que presentan una aerodinámica menos predecible y a menudo inestable, durante el ascenso a la altitud objetivo. Con el objetivo de aumentar simultáneamente la facilidad y rapidez del despliegue de la plataforma, eliminando la mayoría de las restricciones de diseño para los HAPS inducidas por el cruce de la atmósfera inferior, y así permitiendo el diseño de una máquina mejor adaptada para lograr un rendimiento óptimo a gran altitud, el despliegue del HAA mediante un misil es un concepto interesante. Sin embargo, dado que la plataforma HAA debe asumir el papel de carga útil de un lanzador, la viabilidad de la misión está sujeta a una cuidadosa negociación de especificaciones, de modo que el peso total del dirigible sea lo más bajo posible. Por lo tanto, se introduce inicialmente una técnica de diseño preliminar para dirigibles de gran altitud, personalizada para algunas características típicas del despliegue asistido por misiles, pero con el potencial de aplicaciones más amplias. El procedimiento propuesto se adapta a la inclusión en un marco óptimo, con el objetivo de buscar una solución de diseño de manera automática. Primero se propone una validación de los modelos y supuestos adoptados sobre los HAPS existentes. Luego, se lleva a cabo el diseño del dirigible de manera parametrizada, destacando el impacto de las restricciones operativas y tecnológicas en las soluciones de dimensionamiento resultantes. Esto permite marcar los límites del espacio de soluciones de diseño para un dirigible desplegable por lanzador.