Diseño de superficies de control y análisis de estabilidad de un UAV para monitoreo superficial de volcanes
xmlui.added.social
Date
2019
Documentos PDF
Abstract
En este trabajo se presenta el análisis de estabilidad de una aeronave no tripulada, la cual tiene como misión principal el monitoreo de actividad volcánica. Dicha aeronave, llamada URCUNINA-UAV, pretende mitigar catástrofes volcánicas, y carece de un estudio de estabilidad para su futura fabricación y operación.
Se realizó el estudio de estabilidad dinámica del URCUNINA-UAV, el cual determinó el comportamiento de la aeronave en situaciones de perturbaciones generadas por las condiciones en las cuales se pretende operar, específicamente en lo concerniente al posicionamiento, es decir, se evaluó si la aeronave es capaz de eliminar y superar las perturbaciones sufridas en el transcurso de su misión de manera efectiva.
La estabilidad es la conclusión de una cadena de requisitos que permiten a la aeronave recuperarse de la perturbación, o condición de vuelo que se quiera analizar. Para esto, uno de los aspectos a tener en cuenta, es la distribución de pesos que determinará la ubicación adecuada del centro de gravedad de la aeronave. Otro aspecto importante es el control de la aeronave, por tal razón, fue necesario diseñar las superficies de control de la misma, debido a que estas modifican las distribuciones de presión en el UAV, creando fuerzas y momentos que producen movimientos de viraje en la aeronave.
En este proyecto, se realizó el estudio de estabilidad dinámica a través de una serie de modelos con ecuaciones lineares. Estos modelos permitieron el análisis en las diferentes etapas de su misión, dando prioridad a las siguientes condiciones de vuelo:
* Estabilidad antes y después del despegue.
* Estabilidad en el techo máximo de operación. (Crucero).
* Comportamiento a diferentes ángulos de ataque.
Como el modelo presento cambios en las variables de control y de estado, fue necesario estimar las derivadas de estabilidad y control pues son la representación matemática de los cambios de fuerzas y momentos aerodinámicos. Cabe resaltar que la estimación de las derivadas de estabilidad fue realizada a través de simulaciones en el software Tornado.