Grado en Ingeniería Aeroespacial Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Rosendo Sánchez Fernández Valencia, Febrero 2017

Autor: Rosendo Sánchez Fernández Tutor: Miguel Ángel Mateo Pla ELABORACIÓN DE UNA MAQUETA DE EKRANOPLANO PARA SU SENSORIZACIÓN Y CONTROL Autor: Rosendo Sánchez Fernández Tutor: Miguel Ángel Mateo Pla

Índice General Introducción Elaboración de la maqueta Configuración electrónica Caracterización física Sistema Inercial Programa Matlab Conclusiones

1. Introducción Modelo de aeronave seleccionado: Ekranoplano Objetivos del proyecto: Diseño estructural de la maqueta Construcción física del modelo Estudio aerodinámico de la maqueta Desarrollo de un programa de control inalámbrico Configuración y calibración de los sensores inerciales Cálculo de la actitud de la aeronave a partir de los sensores inerciales Implementación de un algoritmo capaz de estabilizar la aeronave a partir de los datos aerodinámicos y los valores de actitud calculados. Prueba en vuelo

2. Elaboración de la maqueta Patente US3190582 A de Alexander M. Lippisch Patente 5105898 A de Charles G. Bixel

2. Elaboración de la maqueta Programa utilizado: Siemens NX 9.0

2. Elaboración de la maqueta Poliestireno expandido de 3mm de grosor Madera de contrachapado de 5mm de grosor

2. Elaboración de la maqueta Construcción física y unión de todos los componentes:

2. Elaboración de la maqueta Perfil NACA 4108: Cuerda Curvatura máxima Situación de la curvatura máxima Espesor máximo c = 97 mm f/c = 4 xf/c = 10 t/c = 08

3. Configuración electrónica Componentes electrónicos: P-NUCLEO-IHM001: NUCLEO-F302R8 X-NUCLEO-IHM07M1 MOTOR PMSM BRUSHLESS 3-FASES

3. Configuración electrónica Componentes electrónicos: Acelerómetro Giroscopio Magnetómetro P-NUCLEO-IHM001: NUCLEO-F302R8 X-NUCLEO-IHM07M1 MOTOR PMSM BRUSHLESS 3-FASES X-NUCLEO-IKS01A1

3. Configuración electrónica Componentes electrónicos: P-NUCLEO-IHM001: NUCLEO-F302R8 X-NUCLEO-IHM07M1 MOTOR PMSM BRUSHLESS 3-FASES X-NUCLEO-IKS01A1 ESC TURNIGY MULTISTAR 20 A

3. Configuración electrónica Componentes electrónicos: P-NUCLEO-IHM001: NUCLEO-F302R8 X-NUCLEO-IHM07M1 MOTOR PMSM BRUSHLESS 3-FASES X-NUCLEO-IKS01A1 ESC TURNIGY MULTISTAR 20 A TELEMETRÍA HM-TRP 433 MHz

3. Configuración electrónica Componentes electrónicos: P-NUCLEO-IHM001: NUCLEO-F302R8 X-NUCLEO-IHM07M1 MOTOR PMSM BRUSHLESS 3-FASES X-NUCLEO-IKS01A1 ESC TURNIGY MULTISTAR 20 A TELEMETRÍA HM-TRP 433 MHz SERVOMOTOR MICRO-SG90 DIGITAL

3. Configuración electrónica Componentes electrónicos: Batería LIPO 2200 mAh – 11.1 V P-NUCLEO-IHM001: NUCLEO-F302R8 X-NUCLEO-IHM07M1 MOTOR PMSM BRUSHLESS 3-FASES X-NUCLEO-IKS01A1 ESC TURNIGY MULTISTAR 20 A TELEMETRÍA HM-TRP 433 MHz SERVOMOTOR MICRO-SG90 DIGITAL MÓDULO DE ALIMENTACIÓN Power Bank 2600 mAh – 5 V

3. Configuración electrónica Programas: STM32CubeMX KEIL μVision 5 System Workbench for STM32 *Hasta 32 kb

3. Configuración electrónica Cableado externo:

4. Caracterización física

4. Caracterización física Parámetros físicos de las alas: Origen de referencia Cuerda media aerodinámica Envergadura Superficie de referencia Estrechamiento Alargamiento Ángulo de flecha Centro aerodinámico Coeficiente de sustentación

4. Caracterización física Ala principal Ala secundaria

4. Caracterización física Parámetros globales de la aeronave: Masa de referencia Centro de gravedad Coeficiente de sustentación total Coeficiente de momento Punto neutro

4. Caracterización física Parámetros globales de la aeronave Ecuación de la estabilidad

4. Caracterización física Modelización del empuje del motor: Ley de Hooke: Tmax = 1,9 N ~ 200 gr

4. Caracterización física Modelización del ángulo del ala trasera:

5. Sistema Inercial Calibración de los sensores inerciales: Obtener valores respecto a nuestro sistema de referencia Convertir medidas a nuestro sistema de unidades Determinar error bias Determinar error debido al factor de escala Cálculo de la actitud θ: Ángulo de cabeceo φ: Ángulo de giro ψ: Ángulo de guiñada

5. Sistema Inercial Ejemplo de calibración: Acelerómetro Sistema de referencia Error bias

6. Programa Matlab Control de la aeronave mediante envío de datos con comprobación. Mensaje de 8 bytes Byte A: Encendido/apagado del motor Byte B: Velocidad del motor Byte C: Servomotor derecho Byte D: Servomotor izquierdo Byte E: Servomotor horizontal Recepción de las lecturas inerciales. Cálculo y representación de la actitud.

6. Programa Matlab

7. Conclusiones Objetivos Diseño estructural Construcción física del modelo Estudio aerodinámico Desarrollo de un programa de control inalámbrico Configuración y calibración de los sensores inerciales Cálculo de la actitud de la aeronave Algoritmo capaz de estabilizar la aeronave Prueba en vuelo

7. Conclusiones Experiencia personal: Proyectos futuros: Utilización de conocimientos muy variados (muchos de ellos aprendidos durante la carrera junto al aprendizaje de otros nuevos) Diseño, fabricación, electrónica, programación, aerodinámica, etc. Involucración en todas las fases por la que pasa un proyecto desde su concepción hasta su entrega final Viabilidad, recursos necesarios, diseño, montaje, desarrollo, pruebas, costes finales del prototipo más costes de su replicación, etc. Satisfacción personal de realizar algo que te gusta Proyectos futuros: Mejorar las prestaciones de empuje Estudio en túnel de viento Añadir tubo de pitot Implementar un filtro de Kalman

GRACIAS POR SU ATENCIÓN Final de la presentación GRACIAS POR SU ATENCIÓN