cálculo de aviones - universidad de sevilla€¦ · grupo 3 roberto fermín garcía mena . irene...
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HR-UAS QUETZAL Cálculo de Aviones GRUPO 3 Roberto Fermín García Mena Irene García Vila Francisco Javier Mateo Bonilla Manuel Jesús Rodríguez García José Manuel Rodríguez Morales Jesús Romero Gordón
Diseño
Evolución
Diseño final
• Ala alta
• Cola en V
• Turboprop
• Motor trasero
• Puerta delantera
Diseño final II
Sistemas
• Combustible
• Carga
• Electrónica y eléctrica
• Motor
Carga y descarga
Transporte
• Hélice
desmontable
• Cola
desmontable
• Ala giratoria
Transporte II
Estructuras
Características generales
Cargas
• Aerodinámicas • Ráfagas • Superficies de control • Inercia • Sistema de propulsión • Colisión con el terreno • …
Materiales
• Aluminio 2024 • Aluminio 7075 • Acero • Posibilidad de materiales
compuestos en estudios más detallados
Estructura interna
Zonas reforzadas
Encastre de la cola
Encastre del ala
+ fuselaje + motor
Refuerzos 38.62 kg
Distribución de pesos
WTO
1941,19 kg
Wfuel 391,21 kg
Wpayload
816 kg We
733,98 kg
Desglose del peso en vacío, We
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Estructura Sistemas del avión Sistemas de lamisión
391,67 (53%) 322,21
(44%)
20,08 (3%)
Kilo
gram
os
Porcentajes referidos a We
Ala 22,47%
Cola 3,57%
Fuselaje 16,30%
Tren principal
8,60%
Tren delantero
2,40%
Estructuras
Sist. control de vuelo 11,16%
Aviónica 2,89%
Sist. combust.
4,47% Sist. eléctrico
8,00%
Sist. antihielo
2,39%
Motor 14,96%
Sistemas del avión
Aerodinámica
Perfil: S4061
Ala
�̅� = 0,93 𝑒 ≅ 0,95 𝐾 = 0,043
Polar del perfil
Polar del avión CD0
0 0,02 0,04 0,06
Crucero
Takeoff
Landing
0,0124
0,0124
0,0124
0,003375
0,003375
0,01099
0,02539
0,03979
0,00344
0,00344
0,00344
FuselajeTrenSuperficiesMisc
Polar del avión
Eficiencia
Estabilidad
Centro de gravedad
Margen estático
Margen estático 15 %
Centro de gravedad 2.2466 m.
Centro de gravedad Posición del centro de
gravedad con carga de pago
Con fuel 2.247 m.
Sin fuel 2.288 m.
Posición del centro de gravedad sin carga de pago
Con fuel 2.276 m.
Sin fuel 2.339 m.
Margen estático Variación del margen
estático con carga de pago
Con fuel 15 %
Sin fuel 11.45 %
Variación del margen estático sin carga de pago
Con fuel 12.42 %
Sin fuel 7 %
Ángulos de estabilidad • Diseñado para
conseguir αtrim= 0 en mitad del primer crucero
• Ángulo de incidencia del ala: 4.5º
• Ángulo de incidencia de la cola: 6.8º
Primer crucero
Al inicio: 0.25º
Al final: -0.25º
Segundo crucero
Al inicio: -0.64º
Al final: -1.09º
Ángulos de estabilidad
Primer crucero
Al inicio: -2.93º
Al final: -2.70º
Segundo crucero
Al inicio: -2.52º
Al final: -2.32º
Superficies de control Cola en V • Semienvergadura: 3.0459 m. • Fracción de cuerda del
ruddervator: 0.3 • Ángulo de diedro: 45º
Alerones • Fracción de cuerda 0.3 • Longitud: 1.35 m. • Posición: A 2.92 m. del eje del avión
Estabilidad dinámica
ωph=3.0367
ζph=0.0030
Modo fugoide
ωsp=3.0046
ζsp=1.6532
Modo corto
periodo ωd=2.4804
ζd=0.6320
Modo duch
roll
ζph > 0 ¡Cumple! 0.2 < ζsp< 2.0 ¡Cumple! ζd > 0.02 ωd >0.4 ωd* ζd > 0.05 ¡Cumple!
Propulsión
Planta Propulsora Allison 250-C20R/4 Power(TO)=450 shp SFC(TO)=0.608 lb/shp.h Weight(dry)=173 lb
Combustible Consumido 1%
2%
33%
23%
21%
8% 11%
1% Total=391.2143 kg
TaxiDespegueSubidaCrucero1Crucero2DescensoLoitterAterrizaje
Diagrama Potencia-Velocidad
0 10 20 30 40 50 60 70 80320
340
360
380
400
420
440
460
Velocidad(m/s)
Pot
enci
a(sh
p)
8000ft4000ftSL
Diagrama Consumo Específico-Velocidad
0 10 20 30 40 50 60 70 800.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
Velocidad(m/s)
Cbh
p(lb
/shp
*h)
8000ft4000ftSL
Diagrama Carga de pago-Alcance
0 1 2 3 4 5 6
x 106
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Alcance(m)
Mas
a al
des
pegu
e(kg
)
Actuaciones
Parámetros de Actuaciones
Vpérdida=41 m/s
T/W=0’33 W/S=1850 Pa
Bloque 1 de operación
Diagramas T/W vs W/S
Bloque 2 de operación
Diagramas T/W vs W/S
Envolvente de Vuelo
Operación Resumen de segmentos
Segmentos de despegue Distancia de despegue= 240 m /200 m • Rodadura : 495 ft = 151 m / 427 ft=130m
• Velocidad despegue: 46 m/s
γa=11’77º γb=8’107º
Subtramo a V=49’8 m/s
Subtramo b V=72’03 m/s
Segmentos de subida
Segmentos de crucero
Alcance: 661’4 km Autonomia: 171 min
V=140 kt= 72 m/s
Alcance: 581’26 km Autonomia: 135 min
Segmentos de crucero
Tiempo = 9’45 min Vvertical=4’28 m/s Vd= 65’07 m/s
Autonomía máxima:13min Vvertical= 3’67 m/s γ= 4’35 º
Alcance máximo:40 km Vd=63’65 m/s γ= 3’77º
γ=3’87º
Segmentos de descenso
V=49’57 m/s Vopt=43’66 m/s Radio giro= 267 m
Segmentos de espera
Segmentos de Aterrizaje Distancia aterrizaje 1: 221m
Rodadura: 355 ft =108m
Distancia aterrizaje 2: 167m Rodadura: 207 ft= 63 m
Una oferta que no podrá rechazar…
2 UAV en 1 Hércules Hasta 5000 km de alcance Aerodinámica
especializada: perfil S4061 Avión ligero: materiales
compuestos Motor : mejora de crucero Versatilidad de pistas
despegue/aterrizaje
¡Gracias por su atención!