ASLAN. PROYECTO DANDELION.

Transcripción

1 PROYECTO DANDELION

2 Diseño Evolución Dibujos CAD Detalles Dibujos CAD. Planos y dimensiones. Diseño interior Sistemas Justificación del diseño Avances tecnológicos

3 Justificación elementos diseño MOTORES ELEVADOS Y HACIA ATRÁS (PUSHER) CANARD: a prueba de stall y compensa encabritado TIPSAILS: Winglet + Estab. Vertical DIÁMETRO FUSELAJE GRANDE: Confort

4 Evolución Diseño servilleta Fuselaje parametrizado Perspectiva isométrica versión 2 Perspectiva isométrica versión 3

5 Evolución Ala Canard Diseño estructural parametrizado

6 Evolución DISEÑO FINAL

7 Diseño final vistas

8 Planos/dimensiones

9 Planos/dimensiones

10 Planos/dimensiones

11 Diseño interior

12 Sistemas FADEC APU Aviónica e instrumentación Conexiones interiores

13 Sistemas Timón de dirección Timón de profundidad API Alerones

14 Sistemas Depósitos adicionales Depósitos integrados en el ala: exterior, central e interno Depósitos integrados en el canard Bombas de motores

15 Avances tecnológicos Patente de la NASA para reducción de Cd0 del ala Riblets: retrasan desprendimiento C.L. ACTIVE NOISE REDUCTION

16 Estructuras Método completo. Evolución del peso. Envolvente del CDG. Comparación con otras aeronaves. Descripción estructura interna. Esfuerzos. Diagrama V n. Ráfagas de viento.

17 Estudio de pesos Método Completo % Pesos Elementos Estructurales 46% 4% 11% 4% 10% 25% Ala Vtp Fuselaje Tren de aterrizaje Motor Canard % Pesos Sistemas 26% 2% 2% 9% 8% 3% 10% 18% 22% Fly Control System Sistema Hidráulico Instrumentación Electricidad API Oxígeno APU Furnishing Opitem

18 Pesos globales 26% 42% 5% 4% 23% MTOW 5288 Kg W Estructura W Sistemas W Refuerzos W crew W fuel kg kg kg kg kg

19 Evolución del peso %l b X cdg [m] CG estructura CG zero fuel CG Kg 5000 Kg 6418 Kg 5476 Kg 4912 Kg 5200 Kg CDG zero fuel CDG s

20 Envolvente CG Zero fuel Reserve Full

21 Diseño de Sistemas

22 Comparativa con otros aviones similares Peso en despegue (kg) DANDELION BEECHCRAFT STARSHIP BEECHCRAFT KING AIR PIAGGIO AVANTI Mach crucero 0,63 0,46 0,44 0,48 Altitud crucero (m) Envergadura (m) Superficie alar (m 2 ) Alargamiento Peso menor Mach mayor en crucero Superficie alar menor

23 Material Empleado Aluminio 2024 T3 ALCLAD Resistencia a la corrosión. Resistencia a la fatiga (Tracción y cortadura) Permeabilidad magnética (a ciertos equipos o sistemas de control)

24 Cargas Aerodinámicas y Estructurales Esfuerzos en vuelo Distribución de sustentación y empuje

25 Esfuerzos en vuelo ALA Máximo desplazamiento en el extremo Resultante de M z en el encastre Resultante de Q y en el encastre Axil Nx en el encastre Momento torsor M x Tensiones de von Mises en la lámina superior m N m N N N m N/m 2 CANARD Máximo desplazamiento en el extremo Resultante de M z en el encastre Resultante de Q y en el encastre Axil Nx en el encastre Momento torsor M x Tensiones de von Mises en la lámina superior 0.030m N m N N N m N/m 2

26 Diagrama V n y rachas de viento V g V c V d keas keas keas V a V s V sneg keas keas keas

27 Aerodinámica Estudio 2D: Perfiles Canard: Perfiles y Evolución Ala : Perfiles y Evolución Tip Sails C D0 Polar

28 Perfiles C D0 C LMAX α MAX (L/D) MAX C LOPT

29 Canard: Comparación perfiles 0, ,0591 NACA 8H12 DEFIANT BL20 FX GOE 482 0,0012 1, ,5 C D0 K 1 K 2 C Lmax α max (L/D) max

30 Canard: Evolución Menor espesor Menor sustentación Menor C D0 Posición más adelantada

31 Ala: Comparación perfiles 0, NACA 2415 EPPLER 1230 HSNLF RUTAN 0,0003 1, , ,7 C D0 K 1 K 2 C Lmax α max (L/D) max

32 Ala: Evolución Modelo 1 Modelo 2 Modelo Final Eficiencia α max L/D C Lmax Rectangular Doble Flecha Final

33 Eficiencia de Oswald Optimización para diseño Dato realista e = 1.78( A 0.68 ) 0.64 e e= λ

34 Tip Sails: Evolución Winglet Drag: 8% S V estabilidad

35 Grafica C (α) L C L 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 LLT VLM α

36 Motores 2% CdLP 6% C =0,0241 D0Clean Soporte Motores 2% Fuselaje 49% Superficies Ala + Winglet 25% Canard 16%

37 Reducción C : Riblets D0 Fuente: NASA

38 Reducción C D0 : Efecto del Turboprop Fuente: Patente US

39 Reducción del C D0 0,014 0,012 Cd0Clean=0,0220 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 0 Fuselaje Motores Ala_Winglet CD0 Reducción

40 C = D0dirty

41 Polar C L k 1 = k 2 = Clean Dirty C D

42 Estabilidad y control Estabilidad estática longitudinal. Calculo de incidencias. Centrado del avión. Margen estático. Trimado Longitudinal. Estabilidad estática lateral direccional. Estimación de alerones y timón de dirección. Fallo de motor. Viento cruzado. Viraje estacionario. Estabilidad Dinámica.

43 Cálculo de las incidencias Balance vertical de fuerza L=W α=0 δ c =0 C L =C Lopt i w =1.9 i c =3.3 Grados

44 Variación del margen estático PN = m (SM) TO : 0.21 (SM) E : 0.28 con PL con fuel con PL sin fuel sin PL con fuel sin PL sin fuel CDG SM 9.42m m m m 0.17 Posición desde el morro del avión Peso

45 Centro de gravedad más adelantado δ e 8.72 m SM = 0.56 C L

46 Trimado longitudinal α δ c C Dtrim C Dtrim /C D0 Inicio Crucero 0,6 0,8 2,66E 04 0,012 Punto Medio 0,3 0,7 7,66E 05 0,0035 Final Crucero 0,1 0,6 3,44E 05 0,0016 h

47 Superficies de control lateral direccional Alerones Tip Sails c f /c 0,3 y min 3,6 m y max 4,9 m S a 0.32 m 2 P 0,695 rad/s Soporte Motores S v 3.5 m 2 S r 1.05 m 2 (0.3*S v ) Se suma a S v el área proyectada (0.97 m 2 )

48 Trimado Lateral. Viento Cruzado β 11.5 φ 9.4 δa 5.8 δr 20.7 C yβ 2.58 C lβ 0.16 C nβ 0.56 C yδa 0 C lδa 0.38 C nδa 0.15 C yδr 0.61 C lδr 0.02 C nδr 0.27

49 Trimado Lateral. Fallo de Motor y T 1.5 m T 32670/2 N β 0 φ 6 δa 0.7 δr 18

50 Viraje estacionario. Holding t = 4 min U 103 m/s (200kts) β φ 28.8 R d 1.96 km 6.17 km C yβ 2.58 C lβ 0.05 C yδa 0 C lδa 0.38 C yδr 0.61 C lδr 0.02 C yr 1.81 C lr 0.13 δ a δ r C nβ 0.49 C nδa 0.04 C nδr 0.27 C nr 0.85

51 Estabilidad dinámica Longitudinal CORTO PERIODO FUGOIDE Amortiguamiento (ξ) Frecuencia natural (ωn)

52 Curvas Estabilidad Dinámica Longitudinal Perturbación en velocidad de 1.2V Perturbación de ángulo de ataque en 10 u Δα u Δα Δθ q u Δα Δθ Perturbación en pitch rate de 2 /s Δθ q u Δα Δθ Perturbación en ángulo de cabeceo de 2 q q

53 Estabilidad dinámica Lateral Direccional CONV EN BALANCE ESPIRAL BALANCEO HOLANDÉS Amortiguamiento (ξ) Frecuencia natural (ωn)

54 Curvas Estabilidad Dinámica Lateral Perturbación en ángulo de resbalamiento de 5 Δβ Δp Δr φ ψ Δβ Δp Δr φ ψ Perturbación en Roll Rate de 8.5 /s Perturbación en Yaw Rate de 8.5 /s Perturbación en ángulo de alabeo de 5 Δβ Δp Δr φ ψ Δβ Δp Δr φ ψ

55 Propulsión. Curvas de actuaciones. Planta de potencia. Adaptación. Actuaciones Actuaciones y propulsión Carga alar. Descripción misiones. Segmentos de vuelo. Vuelo en espera. Fallo de motor y aterrizaje de emergencia. Estudio consumo combustibles. CASM y tiempos de vuelo. Diagrama pesos alcance.

56 Optimización crucero. Consumo. SFC h SFC V SFC [lb/(shp*h)] h=9144 m V=192 m/s Altitud [m] Velocidad [m/s]

57 Optimización crucero. Potencia. P h P V Potencia [hp] h=9144 m V=192 m/s Altitud [m] Velocidad [m/s]

58 Planta de potencia Nº palas: 4 Nº motores: 2 Turbomeca Makila 1A P sl = 1757 hp SFC = lb/(shp h) W = kg Motor helicóptero Adaptación Ø = 0.516m

59 Adaptación Motor PUSHER PULLER

60 Carga alar P SL / W TO W/S media = 4100 N/m 2 RANGO DE OPERACIÓN Despegue Subida Crucero Máx. propulsión Giro mantenido Entrada en perdidas W TO / S

61 MISIÓN DE DISEÑO Payload: 3 pasajeros Alcance: km Velocidad: 192 m/s Altitud: 9144 m MISIÓN ECONÓMICA Payload: 6 pasajeros Alcance: 926 km Velocidad: 192 m/s Altitud: 9144 m ESQUEMA MISIÓN NOMINAL ESQUEMA MISIÓN HIGH HOT Aeropuerto a nivel del mar Aeropuerto a 2377m de altitud

62 Despegue y subida nominal h=9144m V=105m/s h=457.2m S1 V=141m/s h=3048m S2 Aeropuerto SL V=192m/s h=6096m S3 S4 DISEÑO ECONÓMICA Distancia despegue m m Ángulo S o o Ángulo S o o Ángulo S o 4.93 o Distancia Despegue < 1371m Cumplimiento FAR

63 Despegue y subida high hot h=9144m V=192m/s h=6096m S3 DISEÑO ECONÓMICA Distancia despegue m m V=120m/s h=2844.8m S1 S2 Ángulo S o o Ángulo S o 6.36 o Altitud aeropuerto 2377m Distancia Despegue < 2438m Cumplimiento FAR

64 Crucero Requisitos RFP Mach Altitud m m Posición de palanca Velocidad de crucero 83% 192 m/s

65 Descenso y aterrizaje h=9144m V=192m/s h=6096m V=141m/s h=3048m h=9144m V=192m/s h=6096m V=120m/s h=2844.8m V=105m/s h=2392.2m Desvío aeropuerto alternativo. Aterrizaje en < 455m V=70m/s h=2392.2m Aeropuerto SL V=70m/s h=2392.2m Desvío aeropuerto alternativo. Altitud Aeropuerto 2377m Aterrizaje en < 575m

66 Desvío aeropuerto alternativo 6096 m Vuelo en espera km Altitud: 457.2m Velocidad: 70m/s Tiempo espera: 30 min Factor de carga: 1.02 Nº vueltas: 8 R= m

67 Fallo de motor y aterrizaje de emergencia Diseño nominal Diseño high hot Distancia despegue FM m m Ángulo S o 8.33 o Ángulo S o 7.43 o Aterrizaje 80% MTOW m m S2 S1 Distancias Despegue y aterrizaje Cumplimiento FAR 25

68 Consumo combustible. Misión Diseño. Diseño nominal Diseño high hot 2% 3% 11% 2% 1% 11% 19% 65% Fuel Misión: kg Fuel Reserva: kg Crucero Subida Descenso Otros Reserva 18% 68% Fuel Misión: kg Fuel Reserva: kg

69 Consumo combustible. Misión Económica. Diseño nominal Diseño high hot 25% 3% 5% 31% 36% Fuel Misión: kg Fuel Reserva: kg Crucero Subida Descenso Otros Reserva 24% 3% 2% 29% 42% Fuel Misión: kg Fuel Reserva: kg

70 CASM y tiempo Diseño nominal Diseño high hot Económica nominal Diseño high hot CASM (cent $) Tiempo (h)

71 PESOS ALCANCE MISIÓN ECONÓMICA MTOW MISIÓN DISEÑO Wfuel Wpayload 6 pasajeros 3 pasajeros Wempty OEW

72 3 PASAJEROS 2500 km 6 PASAJEROS EMERGENCIA

73 Muchas gracias por su atención.