David Morán de Godos Miguel Ángel Martín Sanz

Vito Mario Fico Jorge Cordero Freile Anna Folch Codera

Noelia Pérez Molina

Vito Mario Fico

Diseño Justificación del modelo

Diseño Evolución

Diseño Evolución

Diseño Evolución

Diseño Caracteristicas

Trén de aterrizaje semi-retraible

Zona de carga delantera

Diseño Caracteristicas

Mecanismo de carga sencillo

Pasaje rapido a configuraciòn de trasporte

Diseño Caracteristicas

Fuselaje Rectangular adaptado a las cargas

Avionics bays

Diseño Estructura Interna

Diseño Medidas

Noelia Pérez Molina

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

Aerodinámica Selección perfil estabilizador: Perfil NACA 0012

Estabilizador Cl0 0 Cm0 0 Clα 6,761 Cmα -0,2 Clmax 1,496

αstall(°) 14

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

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

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

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

Aerodinámica Resistencia aerodinámica del avión

Resistencia parásita CD0

Despegue 0,0396 Subida 0,0229 Crucero 0,0263 Espera 0,0223

Aterrizaje 0,0594

Aerodinámica Polar parabólica

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

David Morán de Godos

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

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

Estructuras

Zonas Críticas:

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

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 %

Estructuras

Perfiles internos y materiales:

FUSELAJE Formado por 24 cuadernas y 4

largueros de Aluminio 2024-T3 Mayor espesor en zonas a

reforzar

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

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

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

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

Estructuras Peso al despegue del avión final:

Componente

Peso (kg)

Avión en vacío 747

Combustible 584

Carga de pago 816

TOTAL AVIÓN 2147

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

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

Miguel Ángel Martín Sanz Jorge Cordero Freile

Propulsión y actuaciones

Propulsión y actuaciones RFP: Punto de diseño

– Peso despegue (Wto) = 2147 kg – Superficie alar (S) = 14,62 m2

Propulsión y actuaciones RFP: Perfil de vuelo

Peso despegue (Wto) = 2147 kg Superficie alar (S) = 14,62 m2

Propulsión y actuaciones RFP: Perfil de vuelo

Propulsión y actuaciones RFP: Perfil de vuelo

Propulsión y actuaciones RFP: Subida

Propulsión y actuaciones RFP: Bajada

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

Propulsión y actuaciones Optimización 1: Empujes

– Wf antiguo = 582 kg – Wf nuevo = 221 kg W

Uso del 38%

Propulsión y actuaciones Optimización 1: Empujes

W

Propulsión y actuaciones Optimización 2: Velocidades

CRUCERO MÍNIMA POTENCIA Velocidad 46,05 m/s

PLANEO MÁXIMO ALCANCE Velocidad 56,4 m/s

Propulsión y actuaciones Optimización 2: Velocidades

CRUCERO MÍNIMA POTENCIA Velocidad 46,05 m/s

PLANEO MÁXIMO ALCANCE Velocidad 56,4 m/s

Propulsión y actuaciones Resumen

Anna Folch Codera

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.

Estabilidad longitudinal

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)

Estabilidad longitudinal Estudio del SM para diferentes valores de carga delantera

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

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.

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.

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

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°.

Viraje estacionario Para una relación: cos ϕ = 1/n con n = 1,2 Obtenemos:

Gracias por su atención