Quiénes somos? Soluciones innovadoras con los pies en la tierra

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Ignacio Herrera Cabrera
hace 6 años
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1 GRUPO2: ATP1 MIRLO Andrés Fernández Lucena Miguel Á. Vidal Señas José Luis Almenara Ariza Gloria Ortega Pino Luis Ferreira Población Carlos Lucas Rodríguez

2 Área de Diseño:

3 Quiénes somos? Empresa con capital humano joven y emprendedor Ofrecemos soluciones realistas a sus necesidades Experiencia previa en el sector de los UAV's Queremos diversificar nuestra oferta al sector del avión de transporte Nuestro lema es: Soluciones innovadoras con los pies en la tierra

4 Qué ofrecemos? Ofrecemos el ATP 1 MIRLO: Medium transport for Intermediate Range & Large Objects La respuesta ideal al RFP NGI 2 Específicamente diseñado para el transporte militar En él se combinan una gran simplicidad en estructuras y sistemas con los más recientes avances en diseño y materiales

configuración canard con ala alta y tren

5 Qué es Mirlo? Es un biturbohélice presurizado, de configuración canard con ala alta y tren triciclo retráctil de gran robustez Diseñado para cumplir con USA FAR Part.25, así como CS 25 de la UE. Fácil y rápida adaptación a diferentes configuraciones, que junto con la posibilidad de operar en pistas no preparadas, hacen de él el avión ideal para cualquier misión

6 Operación de MIRLO Gran puerta de carga: se pueden introducir pallets de 108 de anchura, gran ventaja frente a otros aviones de su talla Gran énfasis en la operación de suelta de carga en el aire Canard: ayuda a operar en pistas muy cortas

7 Qué cabe en MIRLO? Puede alojar 60 pasajeros en pallets de 15 pax. c/u Puede alojar dos vehículos HMMWV O bien 4 pallets de 108x88 O bien 24 pacientes y sus 4 sanitarios

8 Cómo es MIRLO? Ala: 29m de envergadura 81.75m^2 de área Alargamiento:10 Canard: 14m de punta a punta 27m^2 de área Alargamiento: 5

9 Cómo es MIRLO? II Fuselaje: 21m de longitud Aprox. 3.3m de diámetro (no es circular) 10.6 m de longitud útil 2.2m de altura útil de la bodega Cabina amplia, visible, cómoda y ergonómica. Cola: Convencional, 5m de altura, 12m^2 de área Permite la controlabilidad en las situaciones más desfavorables

10 Cómo es MIRLO? III Tren de aterrizaje: Tres ruedas en tándem a cada lado Tren de morro birrueda Derivado de aquel del C 295 Sistema de combustible: 2 tanques principales 4 tanques auxiliares 2 tanques de ventilación

11 Por qué es mejor nuestro avión? Coste mínimo de diseño, fabricación y operación, gracias a la filosofía de diseño concurrente Configuración sin problemas estructurales ni aerodinámicos. Previsión de adaptación a otros roles no contemplados por RFP Diseñado teniendo en mente la mínima vulnerabilidad

12 Área de Aerodinámica:

13 Perfiles Elegidos GOE269 S NACA0015

14 Perfiles. Canard GOE 269 Clmax=1.617 Entrada en pérdida=12º

15 Perfiles. Ala S Clmax=1.687 Entrada en pérdida=14º

16 Polar del avión Configuración limpia CLmax = 1.5 Entrada en pérdida, 13º L/D=16

17 Polar del avión Configuración sucia CLmax = 2.75 L/D=16

18 Polar del avión. Eficiencia Configuración limpia (considerando curvatura) L/D = 26 CL = 0.94 CLmax = 1.5

19 Área de Estructuras:

20 Desglose de los pesos Wdg = lb = kg We (peso en vacío) Westructuras Wfuselaje Wala Wcanard Wcola_vertical Wtren_principal Wtren_delantero Wgondolas Wplanta_motora Wequipamientos Wcarga_pago Wtripulación Wcombustible

Pesos más característicos Wdg Libras 72.422 Kg 32.850 We (en vacío) 35.962 16.

21 Pesos más característicos Wdg Libras Kg We (en vacío) Wcombustible Wtrip Wto (al despegue) Descomposición Wdg

Descomposición We = 35962 lb = 16.312 kg Westructuras Libras 21.

22 Descomposición We = lb = kg Westructuras Libras Kg Wequipamientos Wplantamotora

23 Estimación de pesos Elementos principales: Fuselaje Ala Canard Cola Vertical Tren Principal Tren Morro Góndolas Libras Kg

24 Normalización de Pesos Guía de mejora 0,6 0,5 0,4 C 130 0,3 Mirlo 0,2 Breguet 941 0,1 0 Peso en Vacío Estructura Planta Motora Equipamiento C 130 0,473 0,259 0,109 0,105 Mirlo Breguet 941 0,496 0,3 0,1 0,093 0,508 0,25 0 0

25 Normalización de Pesos Guía de mejora 0,14 0,12 0,1 0,08 C 130 0,06 Mirlo 0,04 Breguet 941 0,02 0 Ala Fuselaje Góndolas Tren C 130 0,09 0,095 0,018 0,034 Mirlo Breguet 941 0,09 0,115 0,014 0,031 0,07 0, ,045

Cargas máximas: Cargas en encastre entre ala y fuselaje Momento debido a la sustentación del ala: +1539.59 knm Momento debido al peso del motor: 58.86 knm Momento debido al peso del ala: 63.

26 Cargas máximas: Cargas en encastre entre ala y fuselaje Momento debido a la sustentación del ala: knm Momento debido al peso del motor: knm Momento debido al peso del ala: knm Momento debido al peso del combustible: knm Momento resultante (x1.2): knm Cargas en encastre entre canard y fuselaje Momento debido a la sustentación del canard: knm Momento debido al peso del ala: knm Momento resultante (x1.2): knm

27 Cargas máximas: Cargas fuselaje en encastre entre cola y Considerando ángulo de guiñada máximo: βmax=15º Momento máximo sobre cola (x1.2) = KNm Cargas en fuselaje debido a carga de pago Momento máximo por unidad de longitud sobre fuselaje (x1.2)= 11.6 kn

28 Cargas máximas: Cargas en el tren de aterrizaje: Carga sobre el tren principal = KN Carga sobre el tren delantero = KN

29 Cálculo Centro de Gravedad

30 Estabilidad y control:

31 Estabilidad estática longitudinal I C M α< 0 SM>0 Mantener vuelo equilibrado en crucero Deflexiones razonables

32 Estabilidad estática longitudinal II FAR 25: El avión debe mantener el trimado durante todo el vuelo de crucero con deflexiones razonables. SM=18 C Lα = C M = Variación del trimado en función del peso del avión Ángulo de ataque Deflexión del cannard Á ngulo (º) X CG = m X NA= m Trimado en vuelo de crucero α Variación del peso (Kg) x 10

33 Estabilidad estática longitudinal III FAR 25: El avión debe mantener el trimado durante una subida a 1.3 de la velocidad de entrada en pérdida V min =88. 4m/s 40 Variación del trimado en función de la velocidad Ángulo de ataque Deflexión del cannard Á ngulo (º) α= º δe =9. 63º Velocidad [m/s]

34 Estabilidad estática longitudinal IV FAR 25: El avión debe mantener el trimado a una velocidad 1.3 la de entrada en pérdida en configuración limpia con el centro de gravedad en la posición más desfavorable. 15 Variación del trimado en función del peso del avión Ángulo de ataque Deflexión del cannard Á ngulo (º) Suponiendo que la mitad de la carga queda enganchada a en la rampa de salida, 17.5m Variación del peso (Kg) x 10

35 Estabilidad estática lateral Vuelo controlado ante fallo de un motor Deflexión Criterio de los alerones no superior a 25º de estabilidad: C L <0 y C n =2C L β β Estimación de derivadas de estabilidad Superficies de alerones y timón de cola β

36 Estabilidad estática lateral II Deflexiones del timón de cola con un motor inoperativo 120 Beta = 0º Beta = 5º Beta = 10º Beta = 15º delta r Velocidad en m/s

37 Estabilidad estática lateral II Resultados C nβ /Clβ = / = Deflexión del timón de dirección: 34.89º Deflexión de los alerones: 15.65º Ángulo de balanceo: 77º

38 Estabilidad dinámica I Dinámica Modo fugoide (Phugoid mode) Puede tener baja amortiguamiento Modo de corto período (Short Period) Alto amortiguamiento Dinámica Estable. Define la categoría de la aeronave Modo espiral lateral direccional: Balanceo holandés longitudinal: Puede ser inestable Modo de balance Menos restrictivo que el espiral

39 Estabilidad dinámica II ς= Corto período: ϖ= rad / s FAR 25: Las oscilaciones del corto período deben ser fuertemente amortiguadas con los controles primarios en: 2) Pósición fija 3) Posición libre Impulse response for the Short Period Mode Amplitude 0.35 Amplitude Step response for the Short Period Mode Time [s] Time [s]

40 Estabilidad dinámica II ς= 0.17 Fugoide: ϖ= 0. 11rad / s Respuesta ante impulso Respuesta ante escalón Impulse response for the Phugoid Mode 8 Step response for the Phugoid Mode Amplitude Amplitude Time [s] Time [s]

41 Estabilidad dinámica III ϖ= rad / s Balanceo holandés: ς= 0.14 FAR 25: El amortiguamiento debe ser positivo con mandos libres, y debe ser controlable con los mandos primarios sin una intervención excesiva del piloto. Impulse response for the Dutch Roll Mode Amplitude 0.3 Amplitude Step response for the Dutch Roll Mode Time [s] Time [s]

42 Estabilidad dinámica IV Espiral: s= T= s Balanceo: s= 1.88 T= s El modo espiral es más restrictivo que el modo de balanceo, y tenemos que el modo espiral es estable, aunque por poco.

43 Conclusiones Tenemos control longitudinal en condiciones extremas Tenemos control lateral ante un ángulo de resbalamiento de 15º y con fallo de un motor La dinámica longitudinal es amortiguada correctamente Categoría II de aeronaves, correspondiente a transportes medios

44 Desarrollo futuro Optimizar las superficies de control para disminuir el peso Intentar retrasar el centro de gravedad más desfavorable sin perder el control Afinamiento de las derivadas de estabilidad

45 Actuaciones y Propulsión:

46 PLANTA MOTORA Potencia requerida/necesaria a 30000ft 8000 Potencia requerida Potencia disponible VCRUISE = 230 knots Potencia [Hp] Velocidad [knots]

47 REQUISITOS DEL RFP DISTANCIAS MIRLO RFP Despegue m 600m Aterrizaje m 300m

48 ENVOLVENTE DE VUELO

49 ENVOLVENTE DE VUELO

50 DIAGRAMA PL R CARGA DE PAGO ALCANCE RA=3600nm RB=5200nm RC=7700nm

51 CONCLUSIONES Diseño óptimo de fabricación y operación con un coste mínimo. Alta eficiencia aerodinámica debido a los perfiles elegidos. Uso de materiales compuestos Pesos adecuados Reduce consumo de combustible Vuelo en condiciones más extremas que las indicadas por la FAR. Requisitos RFP satisfechos con holgura y características de vehículo STOL.

52 CONCLUSIONES

53 MEJORAS FUTURAS Diseño en CATIA al detalle. Disminución de resistencia aerodinámica. Reducción de peso aumentado el uso de materiales compuestos. Estudio de derivadas de estabilidad en profundidad. Optimización del diseño.

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