Estudio preliminar sobre la influencia de superficies de control alternativas en la estructura de una aeronave

Abstract

[EN] Currently, a developing line regarding airplanes goes through appliance of morphing geometrics in terms of approaching the performance of our aircrafts to those achieved by nature with evolution. In this context is precise an investigation about innovative concepts regarding the traditional systems that are part of airplanes. In this report, it is raised a conceptual study of alternative control surfaces as a way of either discard or develop this idea in future projects. Specifically, it is made an aerodynamic study based on the comparison of the maneuverability provided by the rolling and yawing moment coefficients, comparing the results obtained in the numerical calculation for the new design with those obtained in an analytical way for conventional control surfaces, both applied to aircraft with similar dimensions and flight conditions. In addition, since the new control surfaces are located at the ends of the wing, a static structural analysis which evaluates the possibility of sizing problems in the sections most affected by the normal and tangential stresses is made. Finally, a chapter is included in which the continuation of this project is proposed.

[ES] Una línea de desarrollo de las aeronaves actualmente pasa por la aplicación de geometrías cambiantes a modo de aproximar las actuaciones de nuestros vehículos aéreos a las conseguidas por la naturaleza con la evolución; y, en este contexto, es preciso investigar conceptos innovadores respecto a los tradicionales sistemas que conforman una aeronave. Se plantea en el informe un estudio conceptual de unas superficies de control alternativas para poder así descartar la idea o desarrollarla en proyectos futuros. Concretamente, se hace un estudio aerodinámico que consiste en comparar la capacidad de maniobra a partir de los coeficientes de momento de alabeo y guiñada comparando los resultados obtenidos en el cálculo numérico para el diseño nuevo con los obtenidos de forma analítica para superficies de control convencionales. Ambas aplicadas a aeronaves de dimensiones y condiciones de vuelo similares. Además, por el hecho de que las nuevas superficies de control están situadas en los extremos del ala, se hace un análisis estructural estático que evalúa la posibilidad de que existan problemas de dimensionamiento en la sección más perjudicada por las tensiones. Finalmente, se incluye un capítulo en el que se plantea la continuación de este proyecto.

[CA] Una línia de desenvolupament de les aeronaus actualment passa per l'aplicació de geometries canviants a manera d'aproximar les actuacions dels nostres vehicles aeris a les aconseguides per la naturalesa amb l'evolució; i, en aquest context, cal investigar conceptes innovadors respecte als tradicionals sistemes que conformen una aeronau. Es planteja en l'informe un estudi conceptual d'unes superfícies de control alternatives per poder així descartar la idea o desenvolupar-la en projectes futurs. Concretament, es fa un estudi aerodinàmic que consisteix a comparar la capacitat de maniobra a partir dels coeficients de moment de alabeig i guinyada comparant els resultats obtinguts en el càlcul numèric per al disseny nou amb les obtingudes de forma analítica per a superfícies de control convencionals. Les dues aplicades a aeronaus de dimensions i condicions de vol similars. A més, pel fet que les noves superfícies de control estan situades en els extrems de l'ala, es fa una anàlisi estructural estàtic que avalua la possibilitat que hi hagi problemes de dimensionament en la secció més perjudicada per les tensions. Finalment, s'inclou un capítol en el qual es planteja la continuació d'aquest projecte.