CÉFIRO Ζέφυρος Diseño de un UAV estratosférico para dar cobertura de comunicaciones en zonas remotas. Jorge Gómez Bosch Tutor: Andrés Omar Tiseira Izaguirre Co-tutor: Luis Miguel García-Cuevas González 1/31

Dimensiona-miento inicial Autonomía Desarrollo de la misión Índice Misión Dimensiona-miento inicial Autonomía Desarrollo de la misión Estudio paramétrico Conclusiones Presupuesto 2/31

1. MISIÓN 3/31

Misión Cobertura a zonas remotas: Competencia Versatilidad Complicada orografía Climatología adversa Fallo de comunicaciones en tierra Competencia Satélites de comunicaciones Proyecto Loon de Google Versatilidad Vigilancia Cartografía 4/31

Cota de vuelo ¿Por qué volar en la estratosfera? Desventaja 1. Misión Cota de vuelo 10 km. Velocidad: 214 km/h ¿Por qué volar en la estratosfera? Mayor área cubierta No interfiere con rutas de aviones comerciales Desventaja Baja densidad ≈ 10% Diferentes altitudes 250 hPa (10 km) 70 hPa (18 km) 10 hPa (30 km) 30 km. Velocidad: 318 km/h 18 km. Velocidad: 18 km/h 5/31

2. DIMENSIONAMIENTO INICIAL 6/31

Estado del arte Planeadores troposféricos UAV militares Perlan II 2. Dimensionamiento inicial Estado del arte Planeadores troposféricos UAV militares Perlan II 7/31

Dimensionamiento de pesos 2. Dimensionamiento inicial Dimensionamiento de pesos 8/31

Estudio aerodinámico Estimación del ala Velocidad de crucero: 83,33m/s 2. Dimensionamiento inicial Estudio aerodinámico Estimación del ala Velocidad de crucero: 83,33m/s Perfil NACA 6412 Superficie: 22 m2 (Unidades en mm) 9/31

Estudio aerodinámico Dimensionamiento Ala Timón horizontal 2. Dimensionamiento inicial Estudio aerodinámico Dimensionamiento Ala Timón horizontal Timón vertical Fuselaje (Unidades en mm) 10/31

Estimación de la planta motora 2. Dimensionamiento inicial Estimación de la planta motora Estimación del motor Potencia en crucero: 6% Radio de la hélice -> 1,7m 11/31

Selección del punto de diseño 2. Dimensionamiento inicial Selección del punto de diseño Longitud de despegue: 240m Longitud de aterrizaje: 96m 12/31

3. AUTONOMÍA 13/31

Selección de las celdas 3. Autonomía Selección de las celdas Autonomía por actuaciones 14/31

Selección del régimen de vuelo 3. Autonomía Selección del régimen de vuelo Se elige el régimen de Potencia mínima en las actuaciones: Autonomía de misión de 2,95 días 15/31

4. DESARROLLO DE LA MISIÓN 16/31

4. Desarrollo de la misión Área cubierta Tipo de antena: 17/31

Cobertura ininterrumpida 4. Desarrollo de la misión Cobertura ininterrumpida Con un solo avión: Área máxima de 7,8 𝑘𝑚 2 . (Inalcanzable) Con varios aviones: Área de 17 𝑘𝑚 2 18/31

5. ESTUDIO PARAMÉTRICO 19/31

Autonomía con el motor de 40 kW 5. Estudio paramétrico Autonomía con el motor de 40 kW Variando la eficiencia de la hélice: Nueva eficiencia: 𝜂 𝑝 =0,87 Nueva potencia de crucero: P=35 kW Autonomía de misión: 3,64 días Incremento del 25% 20/31

Autonomía remolcando la aeronave 5. Estudio paramétrico Autonomía remolcando la aeronave Hasta 11000m: Duración de la autonomía: 3,02 días Incremento del 2,54% Hasta 20000m: Duración de la autonomía: 3,18 días Incremento del 7,8% 21/31

Autonomía incrementando el peso de las baterías 5. Estudio paramétrico Autonomía incrementando el peso de las baterías Cada 50kg más de baterías Aumento en la autonomía en 20h Incremento del 28,37% 22/31

6. Conclusiones 23/31

6. Conclusiones Ventajas Reducción de la latencia respecto a los satélites geoestacionarios mejora en la calidad de las comunicaciones Maniobrabilidad y capacidad de desplazamiento de la aeronave respecto a los globos aerostáticos 24/31

Conclusiones 6. Conclusiones 25/31 Viabilidad del proyecto Posibilidad de propulsar una aeronave con hélice en la estratosfera Capacidad de dar cobertura gracias a una aeronave de ala fija Incremento de la autonomía alternando entre ciclos de planeo y ascenso propulsado 25/31

7. Presupuesto 26/31

Presupuesto Sotware utilizado: Wolfram Mathematica Autodesk Inventor Professional 2016 Microsoft Office 2016 27/31

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Muchas gracias por su atención. jorgobos@etsid.upv.es 31/31