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Los Vehículos Aéreos
Los Vehículos Aéreos
Tecnologías asociadas a sistemas de Enjambres de µUAVsLos Vehículos Aéreos
Los Vehículos Aéreos «Los UAVs (Ventajas)»
Mínimo Tiempo de Reacción
Variedad y Flexibilidad de Misiones
Mínimo Impacto Ambiental
Mínimo Coste de Operación
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Los Vehículos Aéreos «Los UAVs (Beneficios)»
Beneficios enSeguridad y Defensa
BeneficiosSociales y Ambientales
GeneranNuevos Requerimientos
EstimulanI+D+i
LogranOptimizar el Diseño
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Los Vehículos Aéreos «Los UAVs (Beneficios)»
Beneficios enSeguridad y Defensa
BeneficiosSociales y Ambientales
GeneranNuevos Requerimientos
EstimulanI+D+i
LogranOptimizar el Diseño
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Los Vehículos Aéreos «¿Cómo son los UAVs?»
MTOW (kg) <1,0 – 1500PL (kg) ≈0,1 – 100
Ala FijaAla RotatoriaAeroestatoConvertible
¿Cuáles nos ocupan?
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Los Vehículos Aéreos ¿Qué es un enjambre de μ-UAVs
Enjambre(Lat. Exāmen)Muchedumbre de personas
o animales juntos
Micro (Gr. Μίκρο)Muy pequeño o
una millonésima parte
UAV (Ing. acrónimo)Unmanned Aerial Vehicles
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Enjambre de μ-UAVs.- “Multitud de vehículos aéreos notripulados “muy pequeños” en vuelo cooperativo“coordinados o de forma autónoma” quedesarrollan una misión organizada desde uncentro de control”.
Los Vehículos Aéreos ¿Qué es un enjambre de μ-UAVs
Enjambre(Lat. Exāmen)Muchedumbre de personas
o animales juntos
Micro (Gr. Μίκρο)Muy pequeño o
una millonésima parte
UAV (Ing. acrónimo)Unmanned Aerial Vehicles
Enjambre de μ-UAVs.- “Multitud de vehículos aéreos notripulados “muy pequeños” en vuelo cooperativo“coordinados o de forma autónoma” quedesarrollan una misión organizada desde uncentro de control”.
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Los Vehículos Aéreos «Enjambres de μ-UAV»
El primer pensamiento seguro que ha sido
A día de hoy ¿Es una tecnología en desarrollo?
A corto plazo ¿Es una tecnología desarrollable?
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Los Vehículos Aéreos
Categoría de UAS Alcance(Km)
Altitud devuelo (m)
Autonomíade vuelo (h)
Peso máximo aldespegue (Kg)
Estratosféricos > 2.00020.000 ‐30.000
48 < 3.000
Gran altitud y largaduración (HALE)
> 2.000 20.000 48 15.000
Media altitud y largaduración (MALE)
> 500 14.000 24 ‐ 48 1.500
Baja altitud y largaduración (LALE)
> 500 3.000 Aprox. 24 Aprox. 30
Baja altitud y ampliapenetración (LADP)
> 250 50 ‐ 9.000 0,25 ‐ 1 350
Medio alcance 70 a > 500 8.000 6 ‐ 18 1.250Corto alcance 10 – 70 3.000 3 – 6 200
Mini < 10 < 300 < 2 < 30
Micro < 10 < 250 1 < 1
«Ámbito de los UAVs»
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Los Vehículos Aéreos
Categoría de UAS Alcance(Km)
Altitud devuelo (m)
Autonomíade vuelo (h)
Peso máximo aldespegue (Kg)
Estratosféricos > 2.00020.000 ‐30.000
48 < 3.000
Gran altitud y largaduración (HALE)
> 2.000 20.000 48 15.000
Media altitud y largaduración (MALE)
> 500 14.000 24 ‐ 48 1.500
Baja altitud y largaduración (LALE)
> 500 3.000 Aprox. 24 Aprox. 30
Baja altitud y ampliapenetración (LADP)
> 250 50 ‐ 9.000 0,25 ‐ 1 350
Medio alcance 70 a > 500 8.000 6 ‐ 18 1.250Corto alcance 10 – 70 3.000 3 – 6 200
Mini < 10 < 300 < 2 < 30
Micro < 10 < 250 1 < 1
μ-UAV.- Menos de 1 kg de MTOW, menos 10 km de alcance,250/500 metros de altura sobre el nivel del suelo yautonomía máxima del orden de 1 hora.
«Ámbito de los UAVs»
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Los Vehículos Aéreos
Los μ-UAVs deben tener una forma, geometría y ciertos parámetros aerodinámicos para poder estar al nivel de
exigencia que necesitan los nuevos Sistemas Aéreos no Tripulados (UAS)
«Primera aproximación»
Posibles entornos operativos: de Los μ-UAVsCualquier medio.- Bosques, desiertos, mediomarítimo, medio polar, medio urbano (autdoor, indoor)Cualquier tiempo climáticoCualquier condición
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Los Vehículos Aéreos
Aeronaves con geometría convencional.El control direccional es responsabilidad del estabilizadorvertical, junto con el adecuado comportamiento lateral dadopor el diedro del ala, mientras que en algunos no existe elestabilizador horizontal.
Formas actuales de los μ-UAVs
Alas volantes con variedad de alargamientos.El control direccional no suele ser responsabilidad delestabilizador vertical, que en muchos casos no existe
Aeronaves de alas rotatorias.Disparidad de solución en el número de rotores y en lasituación de éstos.
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Los Vehículos Aéreos «Primeros datos de diseño de los μ-UAVs»
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Los Vehículos Aéreos
Envergadura (m)
Car
ga d
e P
ago
(kg)
1,00 E‐04
1,00 E‐03
1,00 E‐02
1,00 E‐01
1,00 E+00
1,00 E+01
00 00 01 10 100
μ‐UAVs
S‐UAVs
M‐UAVs
«Tamaño de los μ-UAVs»
Envergadura (m)
MTO
W (K
g)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
μ‐UAVs
S‐UAVs
M‐UAVs
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Los Vehículos Aéreos «Cualidades Aerodinámicas de los μ-UAVs»
La combinación de pequeñas dimensiones y la baja velocidad da como resultado un régimen de vuelo a muy bajos números de Reynolds
insectos
Aves medias
Aeronaves de recreo
Grandes aeronaves
1,00 E‐04
1,00 E‐03
1,00 E‐02
1,00 E‐01
1,00 E+00
1,00 E+01
1,00 E+02
1,00 E+03
1,00 E+04
1,00 E+05
1,00 E+06
1,00 E+03 1,00 E+04 1,00 E+05 1,00 E+06 1,00 E+07 1,00 E+08
μUAVs
Re
M (kg)
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Los Vehículos Aéreos «Características que se esperan de los μ-UAVs»
Las necesidades son:PL / MTOW ≈ 1Despegue/aterrizaje VTOL/CE-STOLVstall muy pequeñaAlcance ≈ 10kmAutonomía ≈ 1 h
Las condiciones son:Pequeña Sw.Elevado CLMax y pérdida suave.Elevada relación T/WTOElevado [(CL)3/2 /CD].Elevado ηpr de la hélice en operación.Elevada (CL/CD)Mínimo CDoElevado AR.
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Los Vehículos Aéreos
Solución a corto plazo.- Alas volantes conelevada flecha de borde de ataquey radio de borde de ataque muypequeño con:
AR medio o bajoAR alto
«¿Soluciones de forma de los μ-UAVs?»
Solución a medio plazo.- μ-UAV conbuenas características en todaoperación por cambio de forma.
¿Morfing ?18
Los Vehículos Aéreos «La frontera»
Caminos de la investigación
Tecnologías que mejoren las características aerodinámicasde los μ-UAV en cada una de las misiones encomendadas
Tecnologías que optimice todas y cada una de lasactuaciones del vehículo aéreo.
Tecnologías que permitan diseñar y construir aeronaves deforma cambiante según las necesidades de la operación.
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Los Vehículos Aéreos
Winglets.-(Blended Winglet, Spiroid Winglets, MorphingWinglets, Wingtip fences, Blended Winglet).Disminuye Cdi entre un 4% y un 7%.Mejora CL/CDMejora la distribución de CL y de W/SMejora las características de ascenso.Disminuye la tracción en la operación de despegue.
«Mejora aerodinámica y de Actuaciones»
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Los Vehículos Aéreos
Raked wingtip. Extensión del ala a distinta flecha.
Disminuye CdiMejora CL/CD (α ↑)«Reducen la carrera de despegue»«Mejora R/C”
C-Wing. Buena alternativa para mejorar la eficiencia de los winglets en un fuselaje sustentador.Disminuye Cdi ≈ 3%
«Mejora aerodinámica y de Actuaciones»
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Los Vehículos Aéreos
Gurney Flaps. Placa de borde de salida/intradós.hgf/Cmg entre 0,5 y 0,05CL aumenta del orden 20%.CD aumenta del orden 20% a bajos ángulos de ataque.CL /CD tiene un beneficio neto a bajos ángulos de ataque.
«Mejora aerodinámica y de Actuaciones»
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Los Vehículos Aéreos
Wing Grid. Pequeñas alas a lo largo del borde marginal del ala.CL /CD mejora respecto a la de un ala de la mismaenvergadura a altas velocidades y la empeoran a bajasvelocidades.
Wingtip Sails. Pequeñas aletas en el borde marginal del ala.Reduce CDiCL /CD tiene un beneficio neto a alto ángulos de ataque
«Mejora aerodinámica y de Actuaciones»
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Los Vehículos Aéreos
Microtab. Placa de extradós y/o de intradós.Retrasa el desprendimiento de la capa límite
«Mejora aerodinámica y de Actuaciones»
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Los Vehículos Aéreos
Slat (Álula). Dispositivos autodesplegable que controla el flujo de aire en el extradós del ala retardando el desprendimiento.
Pop-up (Plumas cobertoras). Controladores de capa límite,evitan que el desprendimiento llegue al borde deataque (Flaps autoajustables)
«Mejora aerodinámica y de Actuaciones»
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Los Vehículos Aéreos
Tecnologías que permitan diseñar y construir aeronaves deforma cambiante según las necesidades de la operación
Los materiales calidad del vehículo y peso.
Nuevos materiales salto en las actuaciones.
Los materiales harán que los sistemas automáticosproporcionen mayor eficiencia, un tamaño compacto, un pesoligero, y eviten muchas restricciones en la estructura de laaeronave.
La forma de las aeronaves cambiará como respuesta, engeneral, a un estímulo exterior y a su propia respuesta.
«De forma cambiante»
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Los Vehículos Aéreos «De forma cambiante»
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¿Tendremos mayor libertad en el diseño del μ-UAV?
¿Podremos volar como lo hacen las aves?
Los Vehículos Aéreos
¿Vehículos Aéreos Biomiméticos?
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Los Vehículos Aéreos
Muchas gracias
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