CÁLCULO DE AVIONES PERRY-I

Transcripción

1 CÁLCULO DE AVIONES PERRY-I Ricardo Blanco Poole Elio Carrasco Guerrero José Carlos García Hiniesta Francisco José Macías Beltrán Alejandro Martín Garrido

2 2 ÍNDICE DISEÑO AERODINÁMICA ESTABILIDAD Y CONTROL ESTRUCTURAS ACTUACIONES Y PROPULSIÓN

3 3 Diseño Evolución del Diseño Planos Configuración de elementos Mejoras competitivas Potencial del Perry - I

4 4 DISEÑO Evolución del Diseño

5 DISEÑO Proyecciones y medidas de interés 5

6 6 DISEÑO Disposición interior Componentes internos Volumen fuselaje = 179,7 m 3

7 DISEÑO Componentes internos 7

8 8 DISEÑO Componentes internos

9 9 DISEÑO Componentes internos Bodega de carga

10 10 Tren de aterrizaje central DISEÑO Diseño especializado por la ubicación Doble sistema de amortiguamiento Capacidad de balanceo de las ruedas Componentes internos

11 11 Depósitos de combustible DISEÑO Componentes internos Se han diseñado depósitos de combustible en el ala. En ellos podemos albergar el combustible necesario para la misión. Tenemos depósitos de combustible centrales para el caso de sustituir carga de pago o no llenar el ala y poder redistribuir el combustible según la situación de la misión.

12 12 Sistema propulsor DISEÑO Componentes internos Diseño de góndola lo más aerodinámico posible Hélice, caja reductora y turbopropulsor en el mismo eje Menos resistencia Embebidos en el ala

13 13 DISEÑO Mejoras competitivas y tecnología diseñada Configuración de fuselaje y suelo adaptable Sistemas de almacenamiento de sonoboyas (hasta 128) Sistemas lanzamiento de sonoboyas (hasta 112) Sistemas de lanzamiento de torpedos y misiles Radar de apertura sintética (SAR) Ubicación del tren de aterrizaje trasero Winglet Apantallamiento del MAD

14 14 DISEÑO Potencial del Perry - I Multiconfiguración El diseño modular permite cierto movimiento de los componentes. Podemos reconfigurar al diseñar nuevos módulos (p.ej. Transporte de enfermos) Capacidad de carga de combustible Sustituir fácilmente armamento por depósitos modulares Ampliar el combustible al no cargar al máximo las sonoboyas

15 15 AERODINÁMICA Perfil ala: l188root Perfil estabilizadores: NACA

16 16 AERODINÁMICA ALA HTP VTP Cuerda raíz [m] 5 3,2 4,8 Cuerda punta [m] 2,5 1,6 1,5 Λ 1/4 [º] Λ LE [º] 2,39 11,52 26,34 Λ TE [º] -7,13-2,82-1,68 Cuerda media [m] 3,85 2,5 3,44

17 17 AERODINÁMICA ALA HTP VTP AR o A 8 5 1,5 S [m 2 ] ,8 b[m] 29,66 12,65 6,29 C Lα [1/rad] 6,18 4,31 2,5

18 18 AERODINÁMICA CLα= 6,430 [1/rad]= 0,112 [1/deg] Perfil: L188root CLmax αstall α0l Ala sin flaps 1,32 11,96º -2,3º Ala con flaps a 10º 1,69 11,46º -6,7º Ala con flaps a 18º 1,84 11,06º -8,06º Ala con flaps a 40º 2,19 9,16º -14,1º

19 19 AERODINÁMICA Sin flaps Flaps a 40º Flaps a 20º Flaps a 10º 1.5 C L α

20 20 AERODINÁMICA Coeficiente de resistencia Crucero CD0 0,0211 Configuración limpia Subida de 10000ft a ft 0,0217 Descenso 0,0187 Loiter 0,0209 Configuración sucia Despegue Subida hasta 1500ft 0,0504 0,0512 Aterrizaje 0,0696

21 21 POLAR PARABÓLICA AERODINÁMICA 1 Oswald Efficiency 0.95 K =0, e λ

22 22 AERODINÁMICA 0,012 0,01 y = 0,003630x + 0, ,008 Cd 0,006 0,004 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 (Cl-Clmin)^2 K =0,00363

23 AERODINÁMICA Polar del avión C L C D Crucero Despegue Aterrizaje Subida hasta 1500ft Descenso Loiter Subida a 28000ft

24 24 AERODINÁMICA Eficiencia Aerodinámica Crucero Despegue Aterrizaje Subida hasta 1500ft Descenso Loiter Subida a 28000ft E C L

25 25 ESTABILIDAD Y CONTROL Variación del CDG en función de la posición del ala SM=13% (En crucero)

26 26 ESTABILIDAD Y CONTROL Centrado y geometría del avión

27 27 ESTABILIDAD Y CONTROL Análisis de vuelo equilibrado Primer crucero Positivo!! Negativo!! Loiter Valores en radianes

28 28 ESTABILIDAD Y CONTROL Análisis de trimado en el primer crucero (optimización) y en segmento de vigilancia Crucero Loiter

29 29

30 30 ESTABILIDAD Y CONTROL Estabilidad estática para el caso del desprendimiento del equipo lanzable Sonoboyas Torpedos y misiles Equipo de lanzamiento (40) 4 Torpedos (1360 Kg) 2 Misiles (1382 Kg)

31 31 ESTABILIDAD Y CONTROL Derivadas de Estabilidad Longitudinales Derivadas de estabilidad longitudinal adimensionales Valores en radianes

32 32 ESTABILIDAD Y CONTROL Derivadas de Estabilidad Laterales-Direccionales Derivadas de estabilidad lateral-direccional Valores en radianes

33 33 ESTABILIDAD Y CONTROL Análisis del fallo de un motor Situación más desfavorable: Otra situación de interés: 1. Fallo del motor más alejado 1. Fallo del motor más alejado 2. Fallo en despegue 2. Fallo en crucero Previo a la acción del Previo a la acción del piloto tras el fallo piloto tras el fallo Equilibrado posterior Equilibrado posterior

34 34 ESTABILIDAD Y CONTROL Análisis para vientos cruzados Situación más desfavorable: Otra situación de interés: 1. Viento cruzado 1. Viento cruzado 2. Viento en despegue 2. Viento en crucero Para mantener velocidad en Para mantener velocidad en linea recta linea recta

35 35 ESTABILIDAD Y CONTROL Viraje Estacionario Situación Otra situación más desfavorable: interés: 1. En el loiter crucero 2. Máximo Angulo de factor alabeo de carga hasta 50º de 1.2

36 36 ESTABILIDAD Y CONTROL Estabilidad dinámica longitudinal Magnitudes características de los modos longitudinales Cambio en la velocidad Características Fugoide Corto Periodo Cambio en el AoA

37 37 Magnitudes características de los modos laterales-direccionales Características Balanceo Holandés ESTABILIDAD Y CONTROL Estabilidad dinámica lateral-direccional Cambio en el ángulo de resbalamiento Convergencia en Balance Inf Inf Modo Espiral

38 38 ESTRUCTURAS Pesos estructurales Elemento Peso (kg) Ala 3448,103 Cola 397,7809 Fuselaje 4859,683 Tren 1104,798

39 ESTRUCTURAS 39

40 40 ESTRUCTURAS Refuerzos Elemento Peso (kg) Ala 344,8 Cola 39,8 Fuselaje 485,9 PESO TOTAL DE LOS REFUERZOS 870,2 kg

41 41 ESTRUCTURAS Pesos estructurales Elemento Peso (kg) Ala 3792 Cola 436 Fuselaje 5345 Tren 1104 PESO ESTRUCTURAL 10677

42 42 ESTRUCTURAS Equipamiento fijo Elemento Peso (kg) Mandos de vuelo/hidráulica 744,5856 APU 112,8429 Instrumentos/Avionica/Electronico 306,2228 Eléctrico 614,1704 Furnishings 184,4921 Presurizacion/antihielo 875,175 Pintura 194,2509 Sistema de aceite 1720,616 EQUIPAMIENTO FIJO 4981

43 43 ESTRUCTURAS Planta de potencia Elemento Peso (kg) Motores 3530 Helice 742,2906 Control del motor 70,58584 Control de la hélice 55,53011 Arrancador 724,4697 Fuel system 520,3479 PLANTA DE POTENCIA 5404

44 44 ESTRUCTURAS Pesos en vacío Elemento Peso (kg) Peso estructural Peso equipamiento fijo 4981 Planta de potencia 5404 PESO EN VACIO kg

45 45 ESTRUCTURAS Carga de pago Elemento Peso (kg) Material personal 110 Comida de los tripulantes 110 Pilotos en cabina 240 Personal de vigilancia 640 MK AGM Sonoboyas en sistema A 950 Sistema de almacenamiento de 210 sonoboyas ASQ81 13,6 SAR 100 Luz 13 FLIR 44 Sistema paletizado HC Litera y armario 40 Cocina 45 Asientos de los pilotos 54 Aseos 12,13 Mesa y sillas kg

46 46 Pesos al despegue ESTRUCTURAS PESO EN VACIO AL DESPEGUE Elemento Peso (kg) kg Peso en vacio Peso carga de pago 8933 FRACCION DE COMBUSTIBLE: 0,6343 PESO EN VACIO OPERATIVO kg MTOW: kg Peso de combustible: kg

47 47 Configuración de despegue ESTRUCTURAS La situación mas restrictiva, que choque el MAD en el suelo Eso se produce con α = 9,7º En configuración de despegue αstall = 9,16º No se produce ningún impacto durante el despegue

48 48 ESTRUCTURAS Centrado Situación CDG: 14 m

49 49 ESTRUCTURAS Centrado

50 50 ESTRUCTURAS Centrado

51 51 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN 4 motores sin escalado TIEMPO DE MISIÓN 15 horas y 24 minutos

52 52 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN DISTANCIA DE DESPEGUE 1217 m. < 1700 m. RFP Tiempo: 23 segundos Consumo de combustible: 7,5 kg. Despegue

53 53 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Subidas

54 54 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Subidas Segmento Tiempo Distancia horizontal Consumo (kg) Fracción Primero 14 min. 46 seg 57 mn 666,82 0,9857 Segundo 8 min. 48 seg 34,5 mn 423,33 0,9880

55 55 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN 2.5 x 104 Subida x 104 Subida x 104 Subida 3 2 Potencia requerida Potencia disponible Potencia disponible 95% Palanca Potencia disponible 90% Palanca Velocidad del tramo según RFP Potencia (hp) Potencia (hp) Potencia (hp) Velocidad(knots) Velocidad(knots) Velocidad(knots)

56 56 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Estudio de velocidades Cruise Tiempo de crucero Ida 3 horas Vuelta 3 horas Consumo Ida 4577 kg Vuelta 4000 kg

57 57 Potencia (hp) ACTUACIONES Y PROPULSIÓN 2 x 104 CRUCERO Velocidad(knots) Potencia requerida Potencia disponible Potencia disponible 90% Palanca Potencia disponible 80% Palanca Velocidad Mínima en Crucero Potencia (hp) x 104 CRUCERO 2 1 Potencia requerida Potencia disponible Potencia disponible 90% Palanca Potencia disponible 80% Palanca Velocidad Mínima en Crucero Velocidad(knots)

58 58 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Estudio de velocidades Tiempo Distancia Radio de giro Consumo (kg) Fracción 8 horas 2300 km 974,4 m ,8447 Loiter

59 59 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN 2.5 x 104 LOITER 2 Potencia requerida Potencia disponible Potencia disponible 80% Palanca Potencia disponible 60% Palanca Potencia disponible 40% Palanca Velocidad Máxima en Loiter Velocidad de operación:155kts Potencia (hp) Velocidad(knots)

60 60 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN -1.5 Ángulo del descenso Gamma(deg) Gamma Velocidad de entrada en pérdida Ángulo del descenso Velocidad(knots) Descensos -2 Gamma(deg) -3-4 Gamma Velocidad de entrada en pérdida -5 Segmento Tiempo Distancia horizontal Velocidad(knots) Consumo (kg) Fracción Primero 17 min. 44 seg 174 mn 477,02 0,9887 Segundo 16 min. 34 seg 163 mn 454,08 0,9855

61 61 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN DISTANCIA DE ATERRIZAJE 1130 m. < 2000 m. RFP Tiempo: 27 segundos Consumo de combustible: 9 kg. Aterrizaje

62 62 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Fracción Comienzo (kg) Final (kg) Consumido (kg) Tiempo maniobra Carga alar (Pa) Despegue 0, , ,593 7, seg 4238,73 Subida 1 0, , , , seg 4238,06 Subida 2 0, , , , min 13 seg 4234,64 Subida 3 0, , , , min 55 seg 4217,13 Crucero 1 0, , , , horas 55 min 4178,59 Descenso1 0, , , , min 44 seg 3770,41 Loiter 0, , , , horas 3727,87 Subida 4 0, , , , min 8 seg 3149,18 Subida 5 0, , , , min 40 seg 3134,66 Crucero 2 0, , , , horas 1 min 3111,43 Descenso2 0, , , , min 34 seg 2755,30 Espera 0, , , , min 2715,55 Aterrizaje 0, , ,9681 8, seg 2689,61 Taxi , , h. 24 min

63 63 5 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Diagrama V-n A 4 3 A Factor de Carga 2 1 A Va Vc Vd 0 Vs -1 B Vsneg B Velocidad (keas)

64 64 x 10 4 ACTUACIONES Y PROPULSIÓN Diagrama Carga de Pago - Alcance A 350knots Peso en Vacío Peso en Despegue 4.5 Peso (kg) 4 A B C D Alcance (mn)

65 Gracias por su atención! 65