Diseño conceptual y optimización de aeronaves con pila de combustible de hidrógeno para misiones de movilidad aérea avanzada

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Grado trata de realizar el diseño conceptual de tres aeronaves a través del programa OpenVSP. Cada modelo efectúa una misión específica y posee un rango operacional dentro del ámbito civil cubriendo uno de ellos el rescate de emergencia, otro la vigilancia forestal/ de fronteras y un tercero diseñado para el servicio de aerotaxi. Además, en los diseños se ha introducido una planta propulsiva compuesta por un sistema de pila de hidrógeno, siendo éste dimensionado junto al tanque de hidrógeno y el pack de baterías en cada uno de los modelos. Asimismo, en los diseños se ha buscado aunar el concepto de aeronave de ala fija, mejorando las prestaciones durante el crucero, y la capacidad de despegue y aterrizaje vertical proporcionada por un rotor de hélices contrarrotantes, aumentado sus zonas de accesibilidad. El estudio alberga finalmente la optimización de los diseños en su rango de operación y prestaciones.

[EN] The present Bachelor's Thesis aims to carry out the conceptual design of three aircraft using the OpenVSP program. Each model performs a specific mission and has an operational range within the civil domain, with one covering emergency rescue, another forest/border surveillance, and a third designed for air taxi service. Additionally, the designs incorporate a propulsion system consisting of a hydrogen fuel cell system, which is sized along with the hydrogen tank and battery pack in each of the models. Furthermore, the designs aim to combine the concept of a fixed-wing aircraft, enhancing performance during cruise, with the vertical takeoff and landing capability provided by a counter-rotating propeller rotor, increasing their accessibility areas. The study ultimately includes the optimization of the designs in terms of their operational range and performance.

[CA] El present Treball de Fi de Grau tracta de realitzar el disseny conceptual de tres aeronaus a través del programa OpenVSP. Cada model efectua una missió específica i posseeix un rang operacional dins de l’àmbit civil cobrint un d’ells el rescat d'emergència, un altre la vigilància forestal/ de fronteres i un tercer dissenyat per al servici de aerotaxi. A més, en els dissenys s’ha introduït una planta propulsiva composta per un sistema de pila d’hidrogen, sent este dimensionat al costat del tanc d’hidrogen i el pacs de bateries en cadascun dels models. Així mateix, en els dissenys s’ha buscat conjuminar el concepte d’aeronau d’ala fixa, millorant les prestacions durant el creuer, i la capacitat d’enlairament i aterratge vertical proporcionada per un rotor d'hèlices que giren en sentits oposats, augmentat les seues zones d’accessibilitat. L’estudi alberga finalment l'optimització dels dissenys en el seu rang d'operació i prestacions.