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05/2011ASDE/PARC/RES Departamento de Operaciones Seccin de diseo. Barranquilla DT, 080012 ASPECTOS FINALES DE DISEO (DOCUMENTO PARCIAL - DESCLASIFICADO)
Ramirez J.
Departamente de Operaciones
Medellin, ANT
Sept. 2012
ATT Ing. Ronald Messino Del Castillo
Gerente General
Bogot DC.
NOTA
Este documento ha sido catalogado FYEO, por lo cual se prohbe su reproduccin bajo
cualquier motivo, Solo ser entregado para inspeccin visual e inmediata, y ser devuelto
al funcionario finalizado el encuentro sin derecho a copia o duplicacin de cualquier
medio.
Este documento fue realizado bajo el patrocinio de Tecscorp
Ltda, y no representan la posicin oficial del gobierno de la
Repblica de Colombia al respecto del tema en cuestin
Ficha de reporte Tcnico del Documento
1. Reporte No. 05/2011ASDE/PARC/RES
2. Tipo de Vinculo
RQGIMI
3. Catlogo Destino
4. Ttulo y Subtitulo ASPECTOS FINALES DE DISEO
5. Fecha de Reporte Septiembre 2012
6. Cdigo Organizacin GIMI
7. Autores Ramirez J.
8. Consecutivo Reporte Organizacin Autora
0007
9. Nombre y Direccin de la Organizacin autora
GIMI
10. Unidad de Trabajo No
11. Contrato No SEP007
12. Organizacin Patrocinadora Nombre y Direccin
Tecscorp Ltda
13. Tipo de reporte y periodo Cubierto Investigacin de procesos
14. Cdigo Organizacin patrocinadora TSC
15. Nota Suplementaria Aprobado por medida de prioridad presupuestal contrato 30335
16. Resumen Se presentan tems complementarios al diseo
17. Palabras Clave UAV, STEALTH
18. Estado de Distribucin FYEO
19. Tipo de Clasificacin(reporte)
CLAS
20. Tipo de Clasificacin (pagina)
DECLAS
21. No. De Pginas
97-545
22. Costo
RESUMEN EJECUTIVO
Se presentan tems complementarios al diseo
ASPECTOS PARA EL DISEO DE AERONAVES
el diseo de vehculos areos no tripulados y particularmente sus elementos de vuelo
tienen similitudes con las de aeronaves tripuladas. Por ejemplo lograr el comportamiento
requerido con la integridad y confiabilidad para su mnimo tiempo de vida programado.
Por ende los procedimientos adoptados para lograr estos objetivos son similares
existiendo diferencias en los siguientes aspectos:
a) un sistema de control de vuelo automtico capaz de recibir comandos para
maniobra de forma remota, usando un perfil de vuelo pre planeado y o actuando
de manera autnoma; todos estos controles son definitivamente ms ligeros en el
caso de un aeronave tripulada y sus compartimentos.
b) La mayora de los cuales son requeridos para cargar solamente sensores ms all
de cargas tiles pesadas armamento o entre otros.
c) Existe un efecto natural de la escala y se puede sacar ventaja de esta en
pequeas estructuras y mecanismos si se usa de manera avanzar en el diseo
resulta en una aeronave mucho ms indiana.
EFECTOS DE LA ESCALA.
A la fecha, aeronaves no tripuladas en trminos generales son mucho ms livianas que
sus contrapartidas tripuladas tal como lo pudo ver en la figura 1.
En trminos del AUM, aeronaves tripuladas en el rango de talla por ejemplo de un solo
pasajero (por decirlo titn tornado de 340 kg pasando por el Airbus A80 de 590,000 kg o
los 640,000 kg del Antonov An 225), en cambio los sistemas de UAV trabajan una menor
escala de seis kilos para el Rafael skylight, o hasta los 12,000 kg del Global Hawk.
Figura1. Masas de aeronaves tripuladas y no tripuladas.
Lo cierto es que muchas de las aeronaves no tripuladas de la actualidad son o fueron
basadas en versiones de aeronaves originalmente diseadas para cargar pasajeros y algo
ms a cambio de una penalizacin.
Basado en eso pueden observar que ya se helicptero o aeronave no tripuladas
generalmente su magnitud es de dos rdenes ms ligero que su contraparte tripulada.
Siendo as es posible determinar el efecto que estas diferencias aparte del orden pueden
tener en el diseo del UAV. Esto puede ser hecho a travs del principio de la escala de
Froude.
ESCALA DE FROUDE.
Un observador puede comparar, por ejemplo, un ratn con un elefante. Al de cada uno de
las especies ambas tienen estructuras bsicas y elementos de locomocin similares, pero
la frecuencia de su vida o el movimiento de las alas es mucho mayor en criaturas
pequeas. La estructura del hueso es ms densa en criaturas grandes que las pequeas.
Estas tendencias podran ser explicadas siguiendo la lgica del anlisis dimensional.
Definiciones. Tasa de dimensin linerar es La/Lm=n(factor de escala), donde el subndice
a indica actual y el m modelo para un modelo de sistema donde N es igual a 10, un
aeronave modelo representa un aeronave a escala mxima teniendo la dimensin lineal
de 10 veces que la del modelo y reas 100 veces que la del modelo. Pero la talla actual
del sistema opera en la misma densidad de aire y campo gravitacional g.
Dados que el dimensional de la aceleracin son Lt2 para un valor constante de g, t podra
variar a L1/2. De esto los siguienes ejemplos de relacin resultan.
Luego para una pequea aeronave, construida observando estos criterios, de la misma
configuracin de 1 a 10, de tamao, exhibir similares caractersticas de su contrapartida
mayor.
DENSIDADES DE CARGA
La talla y peso de un UAV puede ser significativamente reducida comparada con la una
tripulada del mismo rol, tomando como punto de ventaja su habilidad de cargas tiles de
una alta densidad y de los beneficios estructurales y aerodinmicos que estos resulta.
La gravedad especfica(SG) de una persona es poco menos de la unidad, pero el efecto
de proveerlo con una habitacin para acceso y para operacin, reduce la efectividad de la
SG al orden de 0.1 o menos. En contraste la electrnica y ptica de un UAV tienes
densidades mayores a la unidad y pueden ser hermticamente empacadas, permitiendo
inclusive refrigeracin. Los sistemas de un UAV tienen una SG de alrededor de 0.7.
Motores, transmisin, actuador y generadores elctricos, son comunes en sistemas
tripulados y no tripulados con SG de entre 5-6. Ahora El tren de aterrizaje, necesita un
compartimento pero sus diseos son variables y no es posible generalizar sobre estos
componentes.
Las estructuras como alas, empenages, booms, tienden a tener bajos valores de SG, en
una aeronave ligera puede ser tan baja como 25Kg/m3 lo cual es alrededor del 10% de la
aeronave, e incrementa solo al aumentar la talla del vehculo. Por otro lado el combustible
en estado lleno aumenta la efectividad de la densidad de carga del ala.
SELECCIN DE LA PLANTA DE PODER
Lo primero a mencionar a ustedes como futuros diseadores es no caer en la tentacin de
solo comprar lo ltimo del estado del arte de morores, y para esto existen diversos
motivos, el primero tiene que ver con los tiempos de entrega que son realmente lentos en
productos novedosos pero an ms importante en que una nueva planta de poder debe al
menos haber sido probada por 100 Horas.
La potencia del sistema bsicamente convierte la energa qumica en mecnica, e incluye
controles de velocidad, temperatura y generacin elctrica. La gran mayora de stas
mquinas trabajan a pistn. Las cuales son:
DE DOS O CUATRO TIEMPOS
De tener en cuenta en el campo de los dos tiempos podremos encontrar con mezcla
interna o separada de lubricacin, o con vlvulas de control de aire e incluso turbo. La
real y marcada diferencia es que el de dos tiempos, al menos en teora, tiende a producir
el doble de energa por unidad de tiempo en la misma rotacin en comparacin con la de
cuatro tiempos. Siendo asi que este compromiso se paga con un consumo de combustible
mayor que el de dos tiempos(0.4-0.6 Kg/kW) que el de cuatro (0.3-0.4Kg/kW)Hr.
Este es solo un punto a tener en cuenta ya que el consumo de combustible puede
aumentar por malas prcticas de mantenimiento, carburacin, y lubricacin.