CÓD.S01-01 ONLINE

DISEÑO DE RPAS EN EL MARCO DEL MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA AERONÁUTICA

Autores:

  • Alejandro Sánchez Carmona
  • Miguel Antonio Antón Díez
  • Cristina Cuerno Rejado
  • Miguel Ángel Gómez Tierno
  1. Introducción

El empleo de los Sistemas Áereos no Tripulados, o RPAS, está cada día más extendido en la sociedad, tanto desde el punto de vista de misiones civiles como para un uso simplemente lúdico. Esta expansión en cuanto a clientes o usuarios se refiere, tiene una retroalimentación directa sobre los diseñadores de RPAS. Los clientes destacan fortalezas y debilidades de los productos que los diseñadores deben considerar en las futuras aeronaves a desarrollar, adaptándose así a las necesidades del mercado.

En este contexto, desde la ETSI Aeronáutica y del Espacio de la Universidad Politécnica de Madrid y, a través de una metodología de aprendizaje basada en proyectos, se propone a los alumnos de las asignaturas de Sistemas Aéreos no Tripulados y de Sistemas de Control de Vuelo, ambas del Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica, un proyecto de diseño de un RPAS. El proyecto, que ha constado con el apoyo y supervisión de Airbus, parte de un aeromodelo de radiocontrol de referencia, sobre el cual se deberán realizar los cambios de diseño oportunos para obtener el mejor ratio autonomía-peso posible. Puesto que el objetivo del trabajo es maximizar este cociente, los alumnos forman grupos para así establecer una competencia entre ellos.

  1. Métodos

El proyecto de diseño propuesto consta de dos bloques principales: caracterización del aeromodelo de referencia y rediseño del mismo.

La primera fase permite a los estudiantes familiarizarse con las herramientas de cálculo necesarias para determinar las actuaciones y la estabilidad y control de un RPAS de pequeño tamaño. Estas herramientas son las que habitualmente se emplean en el diseño conceptual de aeronaves, tales como los métodos de Roskam o Torenbeek para los cálculos de las derivadas de estabilidad y la polar; softwares comerciales para la estimación de la potencia proporcionada y consumida por los motores eléctricos brushless; o experimentos y cálculos sencillos para la estimación de las propiedades másicas de la aeronave completa.

Para la segunda fase se establecerá una misión de diseño que el aeromodelo rediseñado deberá cumplir. A continuación, se implementarán los cambios en el aeromodelo de referencia, estando impuesto que, al menos, se debe modificar una superficie sustentadora. Aplicando las metodologías de cálculo validadas con el aeromodelo de referencia, se estimará su ratio autonomía-peso, así como su estabilidad y controlabilidad. Tras ello, se deberán fabricar los elementos rediseñados por medio de impresión aditiva, que son los medios que proporciona la universidad. Finalmente, se diseñará de forma teórica los Sistemas de Aumento de Estabilidad (SAS) y Autopilotos (AP) del aeromodelo rediseñado siguiendo una metodología análoga a la empleada en la industria para aeronaves convencionales.

  1. Resultados y discusión

Los diseños presentados por los alumnos fueron muy innovadores y de un nivel técnico elevado, a la vista del tiempo disponible. El requisito de tener que utilizar impresión aditiva no pudo llevar a mejorar el ratio autonomía-peso del aeromodelo de referencia, pero sí hubo diferencias entre las soluciones alcanzadas por los diferentes grupos. El diseño teórico de los SAS y AP fue satisfactorio y están disponibles para su implementación hardware.

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Diseño Drones Máster Universitario Rpas

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