Grado en Ingeniería Aeroespacial

Presentación del tema: "Grado en Ingeniería Aeroespacial"— Transcripción de la presentación:

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

2 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

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

4 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

5 2. Elaboración de la maqueta
Patente US A de Alexander M. Lippisch Patente A de Charles G. Bixel

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

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

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

9 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

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

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

12 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

13 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

14 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

15 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

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

17 3. Configuración electrónica
Cableado externo:

18 4. Caracterización física

19 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

20 4. Caracterización física
Ala principal Ala secundaria

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

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

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

24 4. Caracterización física
Modelización del ángulo del ala trasera:

25 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

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

27 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.

28 6. Programa Matlab

29 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

30 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

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