Análisis Aerodinámico de un Ala de Aeronave de Gran Tamaño. Diseño y Optimización por Medio de Métodos Numéricos de la Localización de Elementos Estructurales y Optimización Topológica de las Costillas

Abstract

[ES] El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es el diseño y optimización de la estructura alar de un avión diseñado para el transporte de mercancías. Para ello, se ha procedido a realizar un análisis aerodinámico para conocer las solicitaciones a las que la estructura se verá sometida. Por otro lado, por medio del uso del programa Fusion 360, se ha llevado a cabo el diseño aproximado que tendría la estructura interna, conformada tanto por costillas como por largueros. Una vez se han seleccionado los materiales y las operaciones de diseño han concluido, se lleva a cabo un estudio cuyo fin es optimizar el diseño estructural sobre el que previamente se ha trabajado. Se ha analizado la posición que las diferentes costillas y largueros ocupan en el ala, de manera que la disposición elegida al final del proceso sea la que resista de una mejor manera los esfuerzos estructurales. Por otro lado, también se ha efectuado una optimización topológica de las costillas para así poder reducir el peso total de la aeronave. Estas tareas se han ejecutado mediante el software ANSYS.

[EN] The objective of this Final Degree Project is the design and optimization of a wing structure from an aircraft designed for the freight transport. With this aim, an aerodynamic analysis has been executed to know the forces the structure will be submitted to. Furthermore, by using the program Fusion 360, an approximated internal structure design has been carried out, formed by both ribs and spars. Once the materials have been selected and the design operations have concluded, a study is performed whose goal is to optimize the structural design which had previously been displayed. The position that the different ribs and spars occupy on the wing has been analyzed, in a way that the final disposition at the end of the process is the best one at resisting the structural loads. Besides that, a topological optimization of the ribs has been accomplished so that the total weight of the aircraft is reduced. These issues have been executed by means of the software ANSYS

[CA] L'objectiu d'aquest Treball de Fi de Grau és el disseny i optimització de l'estructura alar d'un avió dissenyat per al transport de mercaderies. Per a aconseguir-ho, s'ha procedit a realitzar una anàlisi aerodinàmica per a conéixer les sol·licitacions a les quals l'estructura es veurà sotmesa. D'altra banda, per mitjà de l'ús del programa Fusion 360, s'ha dut a terme el disseny aproximat que tindria l'estructura interna, conformada tant per costelles com per travessers. Una vegada s'han seleccionat els materials i les operacions de disseny han conclòs, es duu a terme un estudi, la fi del qual és optimitzar el disseny estructural sobre el qual prèviament s'ha treballat. S'ha analitzat la posició que les diferents costelles i travessers ocupen en l'ala, de manera que la disposició triada al final del procés siga la que resistisca d'una millor manera els esforços estructurals. D'altra banda, també s'ha efectuat una optimització topològica de les costelles per a així poder reduir el pes total de l'aeronau. Aquestes tasques s'han executat mitjançant el programa ANSYS