Análisis, diseño y fabricación de un aeromodelo orientado a la maximización de la carga de pago para la competición Air Cargo Challenge

Abstract

[ES] El documento desarrolla el diseño y análisis de una aeronave no tripulada orientada a cumplir la normativa vigente de la competición Air Cargo Challenge 2022, cuyas restricciones principales son las referidas a las dimensiones y la propulsión del modelo. El proyecto se centra en 4 bloques fundamentales: aerodinámica, estructura, electrónica y gestión del proyecto. A partir de ese esquema, pretende llegarse a un diseño competitivo que atienda a las limitaciones presupuestarias. Así, el diseño final, fruto de cuantiosas iteraciones, es el desarrollado en el presente trabajo, en el que se hace especial hincapié en el análisis aerodinámico. Este bloque se basa en las ecuaciones elementales de la mecánica de vuelo, cuyos resultados se han validado y complementado mediante cálculos en el software XFLR5 y en CFD. Además, se incluyen análisis paramétricos de elementos más concretos de la aeronave mediante CFD. La parte estructural se aborda desde análisis analíticos y en elementos finitos. La sección de electrónica se expone para completar toda la información de la aeronave, añadiendo en este apartado cálculos semianalíticos y ensayos experimentales de la propulsión. Además, se incluye un desglose del presupuesto y la planificación del proyecto. Para culminar la validación, el modelo en conjunto es construido y validado experimentalmente con el objetivo de presentarlo en el concurso mencionado.

[EN] The document develops the design and analysis of an unmanned aircraft oriented to comply with the current regulations of the Air Cargo Challenge 2022 competition, whose main restrictions are those related to the dimensions and propulsion of the model. The project focuses on 4 fundamental blocks: aerodynamics, structure, electronics and project management. From this outline, the aim is to arrive at a competitive design that meets the budgetary constraints. Thus, the final design, the result of numerous iterations, is the one developed in this work, in which special emphasis is placed on aerodynamic analysis. This block is based on the elementary equations of flight mechanics, the results of which have been validated and complemented by calculations in XFLR5 software and CFD. In addition, parametric analyses of more specific elements of the aircraft by means of CFD are included. The structural part is approached from analytical and finite element analyses. The electronics section is presented to complete all the information of the aircraft, adding in this section semi-analytical calculations and experimental tests of the propulsion. In addition, a breakdown of the budget and project planning is included. To culminate the validation, the model as a whole is built and experimentally validated with the objective of submitting it to the aforementioned competition.