HR-UAS QUETZAL Cálculo de Aviones GRUPO 3 Roberto Fermín García Mena Irene García Vila Francisco Javier Mateo Bonilla Manuel Jesús Rodríguez García José Manuel Rodríguez Morales Jesús Romero Gordón

Diseño

Evolución

Diseño final

• Ala alta

• Cola en V

• Turboprop

• Motor trasero

• Puerta delantera

Diseño final II

Sistemas

• Combustible

• Carga

• Electrónica y eléctrica

• Motor

Carga y descarga

Transporte

• Hélice

desmontable

• Cola

desmontable

• Ala giratoria

Transporte II

Estructuras

Características generales

Cargas

• Aerodinámicas • Ráfagas • Superficies de control • Inercia • Sistema de propulsión • Colisión con el terreno • …

Materiales

• Aluminio 2024 • Aluminio 7075 • Acero • Posibilidad de materiales

compuestos en estudios más detallados

Estructura interna

Zonas reforzadas

Encastre de la cola

Encastre del ala

+ fuselaje + motor

Refuerzos 38.62 kg

Distribución de pesos

WTO

1941,19 kg

Wfuel 391,21 kg

Wpayload

816 kg We

733,98 kg

Desglose del peso en vacío, We

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Estructura Sistemas del avión Sistemas de lamisión

391,67 (53%) 322,21

(44%)

20,08 (3%)

Kilo

gram

os

Porcentajes referidos a We

Ala 22,47%

Cola 3,57%

Fuselaje 16,30%

Tren principal

8,60%

Tren delantero

2,40%

Estructuras

Sist. control de vuelo 11,16%

Aviónica 2,89%

Sist. combust.

4,47% Sist. eléctrico

8,00%

Sist. antihielo

2,39%

Motor 14,96%

Sistemas del avión

Aerodinámica

Perfil: S4061

Ala

�̅� = 0,93 𝑒 ≅ 0,95 𝐾 = 0,043

Polar del perfil

Polar del avión CD0

0 0,02 0,04 0,06

Crucero

Takeoff

Landing

0,0124

0,0124

0,0124

0,003375

0,003375

0,01099

0,02539

0,03979

0,00344

0,00344

0,00344

FuselajeTrenSuperficiesMisc

Polar del avión

Eficiencia

Estabilidad

Centro de gravedad

Margen estático

Margen estático 15 %

Centro de gravedad 2.2466 m.

Centro de gravedad Posición del centro de

gravedad con carga de pago

Con fuel 2.247 m.

Sin fuel 2.288 m.

Posición del centro de gravedad sin carga de pago

Con fuel 2.276 m.

Sin fuel 2.339 m.

Margen estático Variación del margen

estático con carga de pago

Con fuel 15 %

Sin fuel 11.45 %

Variación del margen estático sin carga de pago

Con fuel 12.42 %

Sin fuel 7 %

Ángulos de estabilidad • Diseñado para

conseguir αtrim= 0 en mitad del primer crucero

• Ángulo de incidencia del ala: 4.5º

• Ángulo de incidencia de la cola: 6.8º

Primer crucero

Al inicio: 0.25º

Al final: -0.25º

Segundo crucero

Al inicio: -0.64º

Al final: -1.09º

Ángulos de estabilidad

Primer crucero

Al inicio: -2.93º

Al final: -2.70º

Segundo crucero

Al inicio: -2.52º

Al final: -2.32º

Superficies de control Cola en V • Semienvergadura: 3.0459 m. • Fracción de cuerda del

ruddervator: 0.3 • Ángulo de diedro: 45º

Alerones • Fracción de cuerda 0.3 • Longitud: 1.35 m. • Posición: A 2.92 m. del eje del avión

Estabilidad dinámica

ωph=3.0367

ζph=0.0030

Modo fugoide

ωsp=3.0046

ζsp=1.6532

Modo corto

periodo ωd=2.4804

ζd=0.6320

Modo duch

roll

ζph > 0 ¡Cumple! 0.2 < ζsp< 2.0 ¡Cumple! ζd > 0.02 ωd >0.4 ωd* ζd > 0.05 ¡Cumple!

Propulsión

Planta Propulsora Allison 250-C20R/4 Power(TO)=450 shp SFC(TO)=0.608 lb/shp.h Weight(dry)=173 lb

Combustible Consumido 1%

2%

33%

23%

21%

8% 11%

1% Total=391.2143 kg

TaxiDespegueSubidaCrucero1Crucero2DescensoLoitterAterrizaje

Diagrama Potencia-Velocidad

0 10 20 30 40 50 60 70 80320

340

360

380

400

420

440

460

Velocidad(m/s)

Pot

enci

a(sh

p)

8000ft4000ftSL

Diagrama Consumo Específico-Velocidad

0 10 20 30 40 50 60 70 800.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

Velocidad(m/s)

Cbh

p(lb

/shp

*h)

8000ft4000ftSL

Diagrama Carga de pago-Alcance

0 1 2 3 4 5 6

x 106

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Alcance(m)

Mas

a al

des

pegu

e(kg

)

Actuaciones

Parámetros de Actuaciones

Vpérdida=41 m/s

T/W=0’33 W/S=1850 Pa

Bloque 1 de operación

Diagramas T/W vs W/S

Bloque 2 de operación

Diagramas T/W vs W/S

Envolvente de Vuelo

Operación Resumen de segmentos

Segmentos de despegue Distancia de despegue= 240 m /200 m • Rodadura : 495 ft = 151 m / 427 ft=130m

• Velocidad despegue: 46 m/s

γa=11’77º γb=8’107º

Subtramo a V=49’8 m/s

Subtramo b V=72’03 m/s

Segmentos de subida

Segmentos de crucero

Alcance: 661’4 km Autonomia: 171 min

V=140 kt= 72 m/s

Alcance: 581’26 km Autonomia: 135 min

Segmentos de crucero

Tiempo = 9’45 min Vvertical=4’28 m/s Vd= 65’07 m/s

Autonomía máxima:13min Vvertical= 3’67 m/s γ= 4’35 º

Alcance máximo:40 km Vd=63’65 m/s γ= 3’77º

γ=3’87º

Segmentos de descenso

V=49’57 m/s Vopt=43’66 m/s Radio giro= 267 m

Segmentos de espera

Segmentos de Aterrizaje Distancia aterrizaje 1: 221m

Rodadura: 355 ft =108m

Distancia aterrizaje 2: 167m Rodadura: 207 ft= 63 m

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despegue/aterrizaje

¡Gracias por su atención!