CÉFIRO Ζέφυρος Diseño de un UAV estratosférico para dar cobertura de comunicaciones en zonas remotas. Jorge Gómez Bosch.

Presentación del tema: "CÉFIRO Ζέφυρος Diseño de un UAV estratosférico para dar cobertura de comunicaciones en zonas remotas. Jorge Gómez Bosch."— Transcripción de la presentación:

1 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

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

3 1. MISIÓN 3/31

4 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

5 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

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

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

9 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

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

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

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

13 3. AUTONOMÍA 13/31

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

15 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

16 4. DESARROLLO DE LA MISIÓN
16/31

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

18 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

19 5. ESTUDIO PARAMÉTRICO 19/31

20 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

21 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

22 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

23 6. Conclusiones 23/31

24 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

25 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

26 7. Presupuesto 26/31

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

28 Bibliografía Jackson P. Jane's all the world's aircraft. Coulsdon: Jane's; 2005. earth :: a global map of wind, weather, and ocean conditions Earth.nullschool.net International Standard Atmosphere (ISA) and Pressure Settings. Weatherfaqs.org.uk. 2017 Home | Perlan Project .Perlanproject.org. 2017 Franchini S, López García O. Introducción a la ingeniería aeroespacial. México: AlfaOmega; 2013. Gómez Tierno M, Pérez Cortés M, Puentes Márquez C. Mecánica del vuelo. [Madrid]: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos, Universidad Politécnica de Madrid; 2009. Yuneec Power Drive 60 [Internet]. En.wikipedia.org [cited 25 June 2017]. Yuneec Power Drive 40 [Internet]. En.wikipedia.org [cited 25 June 2017]. 28/31

29 Bibliografía Airfoil Tools . Airfoiltools.com. 2017 .
Fernandez S. Todo sobre la batería Panasonic NCR18650B. La batería utilizada por Tesla . forococheselectricos Tridonic - Celdas NiCd 1,6 ? 4,5 Ah .Tridonic.com Goods S, Parts B, Components E, Akku D. 48V 17.5AH Sanyo Cell Tiger Shark Down Tube Frame Li-ion Battery Ebike Akku . eBay. 2017 Bateria 45 Amperes Alphaline en Mercado Libre Chile Listado.mercadolibre.cl. 2017 Welcome to LEOCH Lead Acid Battery, VRLA battery, UPS Battery, Motorcycle Battery, Car Battery, Golf Cart Battery,Gel Battery .Leoch.com. 2017 EBL Rechargeable Batteries .Eblmall.com. 2017 Cuerva Tejero A. Teoría de los helicópteros. [Madrid]: Ibergarceta; 2012. 29/31

30 Bibliografía Roskam J. Airplane design. Lawrence (Kansas): DARcorporation; 2004. Torenbeek E. Synthesis of Subsonic Airplane Design. Dordrecht: Springer Netherlands; 2010. Raymer D. Aircraft design. Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics; 2012. Anderson J. Fundamentals of aerodynamics. New York, NY: McGraw-Hill Education; 2017. CS-23 Normal, Utility, Aerobatic and Commuter Aeroplanes | EASA.Easa.europa.eu. 2017 30/31

31 Muchas gracias por su atención.
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