Estudio CFD de las prestaciones de un vehículo aéreo no tripulado cuadrotor y con propulsión distribuida

Abstract

[ES] Este trabajo se centra en el estudio de la aerodinámica del dron Valaq 120 de la empresa UAV Works. Este dron combina las características de un UAV de ala fija con las propiedades de un dron quadrotor, lo que le permite despegar y aterrizar verticalmente.

Mediante este estudio se busca conocer las características aerodinámicas del vuelo en crucero para encontrar los puntos de mejora y proponer nuevas soluciones que mejoren la eficiencia aerodinámica en esta fase del vuelo. Para ello se utiliza la ciencia de estudio CFD (Computational Fluid Dynamics), cuyo objetivo es simular las condiciones de los fluidos mediante cálculos computacionales. Haciendo uso de un software CFD se simularán las condiciones del flujo alrededor del dron en el vuelo de crucero y se interpretarán los resultados obtenidos.

Además se propondrán distintos puntos de mejora, desde variar el modo de vuelo hasta añadir nuevos elementos al UAV o cambiar la posición de la planta propulsora. Todo este estudio partirá desde un modelo inicial, mejorando la geometría hasta obtener una versión CAD del dron real. El presente trabajo se desarrollará cronológicamente, detallando cada paso de diseño y simulación CFD dado hasta obtener la geometría final.

[EN] This paper focuses on the aerodynamic study of the Valaq 120 drone designed by the company UAV Works. This drone combines the characteristics of a fixed-wing UAV with the properties of a quadrotor drone, allowing it to take off and land vertically.

The aim of this study is to understand the aerodynamic characteristics of the cruise flight in order to find the points of improvement and propose new solutions to improve the aerodynamic efficiency of the drone in this phase of flight. For this purpose, CFD (Computational Fluid Dynamics) is used. (Computational Fluid Dynamics), which aims to simulate fluid conditions by means of computational calculations. The flow conditions around the drone during the cruise flight are simulated using CFD software and the results obtained will be interpreted.

In addition, points for improvement will be proposed, ranging from varying the flight mode to adding new elements to the UAV or changing the position of the propulsion plant. This whole study starts from an initial model, improving the geometry until a CAD version of the real drone is obtained. The present study will be developed chronologically, detailing each step of the design and CFD simulation process until the final geometry is obtained.

[CA] Aquest treball se centra en l’estudi de l’aerodin`amica del dron Valaq 120 de l’empresa UAV Works. Aquest dron combina les caracter´ıstiques d’un UAV d’ala fixa amb les propietats d’un dron quadrotor, la qual cosa li permet enlairar i aterrar verticalment. Mitjan¸cant aquest estudi es busca con´eixer les caracter´ıstiques aerodin`amiques del vol en creuer per a trobar els punts de millora i proposar noves solucions que milloren l’efici`encia aerodin`amica en aquesta fase del vol. Per a aix`o s’utilitza la ci`encia d’estudi CFD (Computational Flu¨ıu Dynamics), l’objectiu del qual ´es simular les condicions dels fluids mitjan¸cant c`alculs computacionals. Fent ´us d’un programari CFD se simularan les condicions del flux al voltant del dron en el vol de creuer i s’interpretaran els resultats obtinguts. A m´es es proposaran punts de millora, des de variar la manera de vol fins a afegir nous elements al UAV o canviar la posici´o de la planta propulsora. Tot aquest estudi partir`a des d’un model inicial, millorant la geometria fins a obtindre una versi´o CAD del dron real. El present treball es desenvolupar`a cronol`ogicament, detallant cada pas de disseny i simulaci´o CFD dau fins a obtindre la geometria final