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.