Análisis físico matemático de vehículos aéreos no tripulados

Abstract

El creciente aumento de interés en el desarrollo de vehículos aéreos tripulados y no tripulados de grandes dimensiones ha traído avances importantes en el desarrollo de técnicas de diseño y análisis de los elementos esenciales en esos sistemas. En este trabajo se diseña, analiza y define la estructura y etapa de propulsión (hélice, motor, controlador de motor y batería), instancias con mayor efecto en la autonomía del vehículo, mediante los métodos numéricos de elemento y volumen finito usando ANSYS MECHANICAl, ANSYS FLUENT y

JMAG. A partir de los resultados obtenidos se construye un dron hexarrotor pa- ra agricultura de 33 kg. Primero, el análisis aerodinámico de las hélice permite

seleccionar o diseñar la mejor hélice para los requerimientos de diseño especi- ficados, aquí se obtiene el momento de fuerza, empuje y eficiencia en relación

a la velocidad angular. Después, se analizan los fenómenos electromagnéticos de los motores sin escobillas junto al controlador de motor para seleccionar o diseñar el motor que mejor desempeño tenga en el rango de velocidad y momento de fuerza dictado por la hélice. La batería adecuada se selecciona a partir de relaciones simples con los resultados obtenidos numéricamente, completando así la selección de la etapa de propulsión de la aeronave. Por

último, se diseña y analiza una estructura adecuada para los objetivos y reque- rimientos. Los resultados demuestran la utilidad de los métodos numéricos

en la predicción del comportamiento de los sistemas, en brindar información valiosa para el diseño y acelerar la fase de manufactura y pruebas.