CÁLCULO DE G5 AVIONES

Transcripción

1 CÁLCULO DE G5 AVIONES

2 INTRODUCCIÓN

3 María Luisa López Villarejo Juan Carlos Rayo Linares DISEÑO Ana María Huerta Rivera CONTROL Y ESTABILIDAD AERODINÁMICA Diego Martínez Fernández INGENIERÍA CONCURRENTE Vicente José Bravo Sánchez PROPULSIÓN Y ACTUACIONES ESTRUCTURAS

4 OBJETIVOS INCREMENTAR EFICIENCIA AERODINÁMICA MAXIMIZAR ALCANCE Y AUTONOMÍA DISMINUIR PESO (NUEVOS MATERIALES) DISMINUIR COSTES

5 Datos (S.I.) 9,6 D 73 L C V 4025 S 18,76 Dcrucero L / C 2.6 C 0.36 Estrechamiento S W W W bhp prop stall wet Lcrucero Lmax alar f e o η ,69 15, V R cruceromin 6 despegue VOL C C b C C C h N V W fuel wingtip wingroot ht vt fe crucero motores cruceromax PL crucero ρ ρ

6 carga alar Entradas Valores calculados Veloc.entrada pérdida (m/s) 62,25 Veloc.entrada pérdida (m/s) 62,25 Densidad despegue (kg/m3)) 1,225 presión dinámica (N/m2) 2373,48 Clmax ala 2,6 carga alar (W/S) (N/m2) 6171,04 Carga potencia (N/Wat) 0, Motor Potencia motor (Wat, cada u ,5 Wo (N) ,8 Número motores 4 area alar (m2) 882,5 Wo para un alcance (motor aún no seleccionad S wet (m2) 4025 Swet/Sref 4, Cdo 0,0150 Cfe 0,003 K (1/piAe) 0,0472 Aspect ratio (A) 7,5 W/S crucero 6047,6 Densidad crucero (kg/m3)) 0,28848 Velocidad crucero (m/s) 262,5 Velocidad crucero (m/s) 262,5 Presión dinámica (N/m2) 9938,9 e (Oswald) 0,9 1 L/D crucero 18,76 Wcrucero/Wo 0,98 CL-crucero 0, Consumo específico (s/m) 0, empuje (N) Rend.propulsivo crucero 0,8 consumo (Ns/m) 47, Alcance (m) Sobreestimación peso no-crucero 0,975 Exponente breguet 0,3102 Constante Wo "b" -0,06 Wf/Wo 0, Sobrestimación comb (%) 6 Wf/Wo con sobreestimación 0, Constante Wo "a" 1, Peso tripulación (N) Peso comb (N) ,8 Peso pasajeros (N) 0 Vol comb (m3) ,1 Peso carga pago (N) geom ala geom colas Estrechamiento ala 0,36 Envergadura ala (m) 81,35 flecha (grados) 30 Cuerda raíz (m) 15,95 diedro (grados) 12 Cuerda punta (m) 5,74 Cuerda media (m) 11,65 centro aerodinamico (Ybarra) 17, Brazo horizontal cola (m) 36 Sht (horizontal) (m2) 285,53 Cht (coef volumen) 1 Brazo vertical cola (m) 36 Svt (vertical) (m2) 179,48 Cvt (coef volumen) 0,09

7 DISEÑO

8 Posición del ala Tipo de Cola

9 Posición de los Motores

10 Sistema de carga descarga

11 ESTRUCTURAS

12 Consideraciones iniciales Sistema de Combustible V V 3 f disponible ) ft sin motorencastrado 3 f disponible ) ft conmotorcastrado > V f)necesario 9680 ft 3 > V f)necesario 9680 ft 3 No necesitamos depósitos externos Sistema de Presurización Como h41000 ft: presurizar la cabina dpp(h8000 ft)- P(h41000 ft)8,3 psi

13 Consideraciones iniciales Sistema de carga: dimensionado de la zona de transporte 2,44 2,23 6,06 1,34

14 Estudio del CDG peso localización Momento peso localización Momento N m Nm N m Nm Estructuras , Equipo , Ala ,843 23, Controles de vuelo 154,78 2,0 310 Cola Horizontal ,033 68, Instrumentos 7226, , Cola Vertical ,427 68, Hidráulica 824, , Ventral Tail 0 Eléctrica 8347, , Fuselaje ,146 36, Aviónica 3796, , pallets , Aire acondicionado 948, , Góndola en Ala , Antihielo 10638, , Cubierta del motor 0 Equipo&mobiliario ,574 2, Montura del motor 0 Tren prinicipal ,605 35, (% We permitido) 9 Tren morro 18870,8737 5, We permitido ,9 32, PROPULSION , PESO TOTAL EN VACÍO ,4 32, Motor , Difusor 0 carga de Pago ,6 Refrigeración 0 Tripulación 10,0 100, Tobera 0 Combustible ,6 7, Controles Motor 542, , Aceite 100 5,0 500 Instalaciones miscelánea 1595, , Pasajeros 0 8,0 0 Hélice 0 Carga de pago , Arrancador 3427, , Sistema de combustible 29973, , PESO TOTAL DESPEGU ,9 19, b -0,06 a 1, Posibles Condiciones de Carga trip+carga pago, sin com ,4 23, trip, sin comb ni carga pa ,4 32, sólo trip, sin comb ,4 32, sólo trip, con comb ,9 22,

15 Estudio del CDG ELEMENTO W (N) X (m) fuselaje ,146 30,637 ala ,843 29,82 cola horizontal ,033 71,082 cola vertical ,427 69,486 tren aterrizaje principal ,605 35,2 tren aterrizaje de morro 18870,8737 4,972 motor ,82 carga pago ,5 controles motor 542,5 26,5 starter 3227,44 26 sistema combustible 29973, ,854 controles de vuelo 154,78 2 instrumentos 7226,833 2,5 sistema hidráulico 824,7 36,5 sistema eléctrico ,5 aviónica ,3 mobiliario sistema antihielo 10638,32 36,5 handling rueda ,2 pallets ,5 aire acondicionado 948 4,3 PESO SIN CARGA PAGO ,498 PESO TOTAL ,498 CENTRO GRAVEDAD 33,95164 Otras Configuraciones CDG: SIN CARGA DE PAGO 32,19595 CDG: LLENADO A LA MITAD 33,29871 Wf/Wo 0, a 1, b -0,06 Wo)supuesto We/Wo We Wo)calculado ,9 0, , , ,643 0, , , ,134 0, , , ,528 0, , ,047 Valores Calculados Wo We ,8 Wf ,5 Wpl CENTRO GRAVEDAD en distintas configuraciones (en función de la carga de pago) LLENADO COMPLETO SIN CARGA DE PAGO LLENADO A LA MITAD Xcdg 33, , ,29871

16 Estudio del tren de aterrizaje

17 Análisis de sensibilidad de Wo y : variable a partir de la cual vamos a hacer el estudio de sensibilidad: Como las derivadas parciales respecto a A y B son nulas (constantes para nuestro avión), se obtiene que: A0,0833 B1,0454 C0,791 D F ,74

18 Análisis de sensibilidad de Wo a. Carga de pago dw dw TO PL 3,99 b. Peso en vacío dw dw TO E 2,464 c. Alcance dw TO dr dw TO de 0,408 N/m d. Autonomía 107,1 N/s e. Velocidad de crucero dw TO dv -1544,16 Ns/m f. L/D d dw TO ( L / D) ,3

19 PROPULSIÓN

20 GE90-85B Wo calculado (N) ,047 Wo crucero Emotor) necesario L ) N Motor de al menos(crucero) (Wat) ,68 D motores crucero Motor de al menos(crucero) (N) (lb) 15854,46 CRUCERO Motor de al menos(despegue)(wat) ,6 Motor de al menos(despegue)(n) (lb) 50416,61 DESPEGUE ρ ρ Empuje motor seleccionado (N) (lb) CRUCERO Potencia motor seleccionado (Wat) ,82 Carga potencia (N/Wat) 0, Empuje motor seleccionado a (N) ,7273 (lb) DESPEGUE E E crucero despegue crucero despegue ) 0,8

21 TIPOS DE MOTORES

22 TIPOS DE MOTORES

23 GRÁFICA P-V Despegue P (Wat) V (m/s) Potencia necesaria Potencia disponible

24 GRÁFICA P-V 50% flaps P (Wat) V (m/s) Potencia necesaria Potencia disponible

25 GRÁFICA P-V Crucero P (Wat) V (m/s) Potencia necesaria Potencia disponible

26 ACTUACIONES

27 Alcance: km Autonomía: 15,3 h TSFC 0,533 Wf/Wo 0,

28 Techo absoluto y techo de servicio Altitud (m) (R/C) max (m/s) Techo servicio X Y 0, ,48 Techo absoluto X Y

29 Despegue S a R senθ 3126 m OB Distancia total será de: Sg 2420 m S T S a + S g 5547 m Aterrizaje S S S G a f 1 2gJ A 15,24 h tagθ ln 1+ a a f J J A T V 218 m 2 TD R senθ 144,8 m + N V TD 625 m S TOTAL S a + S f + S g 988,5 m

30 AERODINÁMICA

31 Perfil elegido para el ala NACA Perfil elegido para los estabilizadores NACA 0012

32 Al ser la resistencia del ala mayor que la de los dos motores consideraré la resistencia total del ala como la suma de ambas. En la realidad será inferior.

33 Además añadimos flaps fowler triple y slats

34

35

36 Snack Torembeek Roskam Raymer C D ala C D0 fuselaje C D cola C Di C D ala,fuselaje,cola C D configuración limpia

37 C Di C D0 C D K DESPEGUE SUBIDA CRUCERO ESPERA ATERRIZAJ E

38 Mejoras aerodinámicas WINGLETS WING FILLETS

39 CONTROL Y ESTABILIDAD

40 OBJETIVOS Avión estable estáticamente Longitudinal Lateral-Direccional Margen estático C.D.G. Y A.C. Análisis de trimado Requerimientos críticos

41 MARGEN ESTÁTICO C Mα 0 Xcg 33.1 m S.M Xnp 34 m Xac 30.8 m

42 VERIFICACIÓN Uso de software específico:

43 Optimización superficies de control

44 CONCLUSIONES

45 QUÉ HACE QUE NUESTRO AVIÓN SEA UN DISEÑO ÚNICO? OPTIMIZACIONES MOTORES ENCASTRADOS (EFICIENCIA AERODINÁMICA) INNOVADOR SISTEMA DE CARGA Y DESCARGA PESO (NUEVOS MATERIALES) REDUCCIÓN CONSUMO COMBUSTIBLE FLEXIBILIDAD ESTRUCTURAL (MUCHAS CONFIGURACIONES DE CARGA) POR TANTO, COMPREN NUESTRO AVIÓN!!!