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David Morán de Godos Miguel Ángel Martín Sanz
Vito Mario Fico Jorge Cordero Freile Anna Folch Codera
Noelia Pérez Molina
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Vito Mario Fico
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Diseño Justificación del modelo
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Diseño Evolución
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Diseño Evolución
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Diseño Evolución
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Diseño Caracteristicas
Trén de aterrizaje semi-retraible
Zona de carga delantera
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Diseño Caracteristicas
Mecanismo de carga sencillo
Pasaje rapido a configuraciòn de trasporte
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Diseño Caracteristicas
Fuselaje Rectangular adaptado a las cargas
Avionics bays
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Diseño Estructura Interna
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Diseño Medidas
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Noelia Pérez Molina
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Aerodinámica Selección perfil ala: Perfil NACA 4412
Configuración limpia
Cl0 0,5 Cm0 -0,1
Clα 5,901
Cmα -0,0214 Clmax 1,578
αstall(°) 15
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Aerodinámica Selección perfil estabilizador: Perfil NACA 0012
Estabilizador Cl0 0 Cm0 0 Clα 6,761 Cmα -0,2 Clmax 1,496
αstall(°) 14
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Aerodinámica Características del ala
Objetivo: - Alta sustentación: fowler flaps
- Baja resistencia
Características del ala Superficie (m2) 14,5
Envergadura (m) 10,56 Cuerda (m) 1,4
Sflap (m2) 3,10 c/cf 0,35
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Aerodinámica Configuración del perfil
Aterrizaje (40º) Despegue (20º)
Cl0 1,7 Cl0 1,2875 Clα/rad 5,901 Clα/rad 5,901
Clmax 2,682 Clmax 2,493
αstall(°) 12 αstall(°) 14
Ventaja: mayor coef. de sustentación Inconveniente: favorece la entrada en pérdida
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Aerodinámica Configuración ala finita
Limpia Aterrizaje(40°) Despegue(20°) CLmax 1,402 2,340 2,110 CLα 5,080 5,080 5,080 CL0 0,399 1,463 1,108
αstall(°) 13,52 10,52 12,52
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Aerodinámica Características estabilizador
Perfil Cl0 0 Cm0 0 Clα 6,761 Cmα -0,2 Clmax 1,496
αstall(°) 14
Estabilizador
CLmax 1,346 CLα 6,016 CL0 0
αstall(°) 14,83
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Aerodinámica Resistencia aerodinámica del avión
Resistencia parásita CD0
Despegue 0,0396 Subida 0,0229 Crucero 0,0263 Espera 0,0223
Aterrizaje 0,0594
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Aerodinámica Polar parabólica
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Aerodinámica Eficiencia aerodinámica
Despegue Subida Crucero Espera Aterrizaje Emax 12,342 18,230 16,144 18,446 10,077 Clopt 0,977 0,743 0,797 0,734 1,197 α opt -1,475 3,884 4,484 3,773 -2,998
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40
2
4
6
8
10
12
14
16
18
CL
E
Eficiencia
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David Morán de Godos
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Estructuras Pesos de elementos estructurales:
ELEMENTO ESTRUCTURAL
Peso (kg)
Fuselaje 116,84
Ala 204,21
Cola en V 18,16
Tren delantero 14,00
Tren principal 58,93
Mecanismo ala 11,68
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Estructuras Principales cargas que afectan a las estructuras:
CARGAS AERODINÁMICAS: Carga de sustentación la más importante. Provoca flexión y torsión en
ala y estabilizador CARGAS ESTRUCTURALES: Pesos de elementos del avión Planta de potencia Tren de aterrizaje
- Necesidad de colocar refuerzos en ciertas zonas de las estructuras
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Estructuras
Zonas Críticas:
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Estructuras Refuerzos en elementos estructurales:
REFUERZOS EN FUSELAJE Reforzar zonas de encastre con ala y cola Reforzar base del fuselaje Reforzar zona de unión de fuselaje con planta de potencia
REFUERZOS EN SUPERFICIES SUSTENTADORAS Reforzar zonas próximas al encastre con el fuselaje
REFUERZOS EN TREN DE ATERRIZAJE
- Aumento del peso de elementos estructurales
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Estructuras
Aumento de peso de estructura debido a refuerzos:
Peso de estructura pasa de 423,82 kg a 435,86 kg Aumento del peso estructural en un 2,84 %
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Estructuras
Perfiles internos y materiales:
FUSELAJE Formado por 24 cuadernas y 4
largueros de Aluminio 2024-T3 Mayor espesor en zonas a
reforzar
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Estructuras
Perfiles internos y materiales:
SUPERFICIES SUSTENTADORAS Ala formada por 10 costillas y
dos largueros. Costillas de Aluminio 2024-T3 y largueros de Titanio
Cola hecha de fibra de carbono
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Estructuras
Perfiles internos y materiales:
TREN DE ATERRIZAJE Hecho fundamentalmente de
Acero. Ruedas de caucho Estudio de posicionado para
evitar el choque de la hélice al despegue
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Estructuras Planta de potencia:
COMPONENTES DE LA PLANTA DE POTENCIA
Peso (kg)
Motor 73,03
Sistema de inducción de aire 0,91
Sistema de combustible 6,35
Hélice del motor 8,16
Resto de componentes 10,43
TOTAL PLANTA DE POTENCIA 98,88
- Pesos interpolados de motores de aviones con actuaciones semejantes
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Estructuras Equipamiento fijo:
ELEMENTOS DEL PILOTO AUTOMÁTICO
Peso (kg)
Pro Pilot 0,34
10 Servoactuadores 7,65
Radioaltímetro AHRS 500ga 0,4
Receptor GPS EM-406A 0,016
Sensor de presión digital BMP085
0,1
10 Sistemas electroópticos 0,1
5 Veletas Tubos Pitot 0,15
4 Sensores 3,32
Telemetría Onboard 0,15
10 uds de Baterías 7,6
TOTAL PILOTO AUTOMÁTICO 21,43
RESTO DE COMPONENTES DEL EQUIPAMIENTO FIJO
Peso (kg)
Sistema Eléctrico 44,98
Plataforma de carga y depósito de combustible en fuselaje
36,00
Duplicidades de sistemas 43,21
Sistema hidráulico de apertura de puerta de carga
66,80
TOTAL EQUIPAMIENTO FIJO 212,42
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Estructuras Peso al despegue del avión final:
Componente
Peso (kg)
Avión en vacío 747
Combustible 584
Carga de pago 816
TOTAL AVIÓN 2147
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Estructuras Centros de gravedad de elementos del avión:
ELEMENTO
Cdg (m desde morro)
Fuselaje 3,23
Ala 2,8
Cola en V 5,9
Tren delantero 1,6
Tren principal 3,25
Mecanismo ala 2,77
Planta de potencia 6,21
ELEMENTO
Cdg (m desde morro)
Plataforma de carga 2,6
Piloto Automático 1,6
Sistema Eléctrico 3,0
Sistemas duplicados y sistema hidráulico puerta
0,3
Avión en vacío 3,01 Combustible 2,72
Carga de pago 2,9
AVIÓN COMPLETO 2,89
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Estructuras Variación del centro de gravedad durante la misión:
Caso más restrictivo: sin carga de pago El centro de gravedad del debe estar entre 2,8 y 3,0 m durante toda la misión
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Miguel Ángel Martín Sanz Jorge Cordero Freile
Propulsión y actuaciones
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Propulsión y actuaciones RFP: Punto de diseño
– Peso despegue (Wto) = 2147 kg – Superficie alar (S) = 14,62 m2
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Propulsión y actuaciones RFP: Perfil de vuelo
Peso despegue (Wto) = 2147 kg Superficie alar (S) = 14,62 m2
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Propulsión y actuaciones RFP: Perfil de vuelo
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Propulsión y actuaciones RFP: Perfil de vuelo
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Propulsión y actuaciones RFP: Subida
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Propulsión y actuaciones RFP: Bajada
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Propulsión y actuaciones RFP: Crucero /espera
Vuelo mínima resistencia Vuelo mínima potencia
Vuelo RFP
Velocidad 59,3 m/s Velocidad 45 m/s Velocidad 72 m/s
Resistencia 1293 N Resistencia 2586 N Resistencia 3193 N
Cumple RFP Permite OPTIMIZACIÓN
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Propulsión y actuaciones Optimización 1: Empujes
– Wf antiguo = 582 kg – Wf nuevo = 221 kg W
Uso del 38%
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Propulsión y actuaciones Optimización 1: Empujes
W
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Propulsión y actuaciones Optimización 2: Velocidades
CRUCERO MÍNIMA POTENCIA Velocidad 46,05 m/s
PLANEO MÁXIMO ALCANCE Velocidad 56,4 m/s
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Propulsión y actuaciones Optimización 2: Velocidades
CRUCERO MÍNIMA POTENCIA Velocidad 46,05 m/s
PLANEO MÁXIMO ALCANCE Velocidad 56,4 m/s
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Propulsión y actuaciones Resumen
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Anna Folch Codera
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Estabilidad longitudinal
En busca del centro de gravedad óptimo
Consideraciones:
• Estable para las diferentes configuraciones. • Ubicación del combustible en el ala. • Centros de gravedad obtenidos por el departamento de Estructuras
referidos al morro. • Ubicación del centro de gravedad del ala a 2.8m, debido a la
distancia mínima necesaria entre ala y cola para obtener un buen control de la aeronave.
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Estabilidad longitudinal
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Estabilidad longitudinal Posibles soluciones
• Tanque delantero con reserva de fuel • Carga delantera fija de plomo • Reducción del fuselaje • Uso de composites • Motor más ligero
Consulta con todos los departamentos
Adelantar todos los Cdg's al máximo +
Ubicación de sistemas en la parte delantera
+ Sistema de apertura automático
(brazos hidráulicos + motor)
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Estabilidad longitudinal Estudio del SM para diferentes valores de carga delantera
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Estabilidad longitudinal Valores de trimado
Variación de las deflexiones del ala y del estabilizador horizontal con carga y sin carga.
Ángulo incidencia ala: 5,546° Ángulo incidencia cola: 0,8°
CON CARGA SIN CARGA
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Estabilidad longitudinal Resistencia añadida
Siempre se deberá tener en cuenta que las deflexiones del ala y de la cola provocarán un aumento de la resistencia añadida. Dicho aumento afectará al departamento de Aerodinámica y de Actuaciones.
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Estabilidad lateral - direccional Dimensionado alerones
Consideraciones:
60% de la superficie alar ocupada por los flaps Deflexión máxima permitida ± 25° Se establece su cuerda como el 35% de la cuerda del ala Aeronave Clase I
Se busca la máxima superfície que haga cumplir la restricción establecida por la deflexión máxima.
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0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2Si (m2)
delta_a grad
delta_a_max
Estabilidad lateral - direccional
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Estabilidad lateral - direccional Derivadas de estabilidad
El estabilizador vertical junto con la deflexión de la cola y los alerones deben producir suficiente par de guiñada y balance para mantener la aeronave con ángulo de deslizamiento cero y viento cruzado de 15°.
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Viraje estacionario Para una relación: cos ϕ = 1/n con n = 1,2 Obtenemos:
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Gracias por su atención