Fabricación y análisis aerodinámico de un Perfil Alar en un Túnel de Viento

Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología FCITEC.[pic 1]

Diseño, Fabricación y Análisis Aerodinámico de un Perfil Alar en un Túnel de Viento.

Beltrán A., Cano K., Dominguez A., Huerta D., Lopez F., Mota S., Quiñonez E. y Zamora T.

FCITEC Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología, Blvd. Universitario 1000, Unidad Valle de Las Palmas, 22260 Tijuana, B.C.

Autor de correspondencia: Quiñónez E,, FCITEC Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología, Blvd. Universitario 1000, Unidad Valle de Las Palmas, 22260 Tijuana, B.C. E-mail: enrique.quinonez.armenta@uabc.edu.mx 

Resumen. - El resumen describe de forma concisa el contenido del artículo. Las ideas fundamentales de relevancia, así como los resultados y las conclusiones generales del trabajo reportado. El artículo deberá ser escrito en idioma español o inglés, utilizando el programa Microsoft Word. El documento se escribirá en hoja tamaño carta empleando la fuente Times New Roman, los tamaños y estilos de fuente dependen de cada sección del documento, en esta plantilla se muestran los tamaños y estilos solicitados. Los márgenes del documento son: superior de 2.5 cm, inferior de 2.0 cm, lateral izquierdo de 3 cm y lateral derecho de 2.5 cm. El cuerpo del artículo, a excepción del resumen, se escribe a doble columna. Se usará, en todo el cuerpo del artículo, sangría de 1 cm con interlineado sencillo. De un párrafo a otro se agrega un salto de renglón y dos para los títulos numerados.

Palabras clave: UAV, fumigación agrícola, diseño aerodinámico y direccionamiento de datos.

Abstract. - The abstract briefly describes the content of the article. The fundamental ideas of relevance, as well as the results and general conclusions of the work reported. The article must be written in Spanish or English using the Microsoft Word program. The document will be written on a letter size sheet using the Times New Roman font; the font sizes, styles depend on each section of the document, the requested sizes, and styles are shown in this template. The margins of the document are upper 2.5 cm, lower 2.0 cm, left side 3 cm and right side 2.5 cm. The body of the article, excluding the abstract, is written in a double column. Throughout the body of the article, 1 cm indentation with single spacing will be used. From one paragraph to another will be added a line break and two for numbered titles.

Key words:  UAV, agricultural fumigation, aerodynamic design and  transfer of information.

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1. Introducción

La ingeniería aeroespacial, como disciplina pionera en la búsqueda de soluciones innovadoras para la mejora del rendimiento y la eficiencia de las aeronaves, se ha centrado en un componente fundamental: el perfil alar. La forma y las características aerodinámicas de estos perfiles desempeñan un papel esencial en la capacidad de sustentación y maniobrabilidad de cualquier aeronave.

El presente proyecto representa un hito inicial en la exploración de perfiles alares a través del diseño, fabricación y análisis aerodinámico. El objetivo primordial de esta investigación es comprender en profundidad cómo se comporta un perfil alar en un entorno controlado de túnel de viento.

Este avance se presenta como una oportunidad esencial para adentrarnos en un campo de estudio que tiene un impacto directo en la industria aeroespacial. A medida que avanzamos hacia el desarrollo de perfiles alares más avanzados y eficientes, es imperativo que se realice una investigación minuciosa para comprender su comportamiento en condiciones aerodinámicas variables.

En el transcurso de este documento, se abordarán aspectos clave, como el estado del arte en el diseño de perfiles alares, el planteamiento de los desafíos que este proyecto busca resolver, su justificación en el contexto de la ingeniería aeroespacial, los objetivos generales y específicos que guiarán nuestro trabajo, así como las actividades planificadas para abordar estos objetivos.

El presente proyecto marca el primer paso en nuestra búsqueda por comprender y perfeccionar los perfiles alares, y representa el fundamento de investigaciones posteriores en esta área crítica de la ingeniería aeroespacial.

1. Estado del arte
   

En los últimos años, se han llevado a cabo investigaciones significativas en el campo del diseño y la fabricación de perfiles alares, contribuyendo a la comprensión y mejora de la eficiencia aerodinámica de estos componentes.

En 2022, Guo et al. realizaron un estudio sobre el diseño y análisis aerodinámico de perfiles alares de cambre variable inteligente con MFC [1]. En dicho estudio, se desarrolló una estructura de perfil alar inteligente diseñada para lograr una deformación continua y suave en el borde de salida del perfil alar. Esto aporta una perspectiva valiosa sobre la capacidad de adaptación de los perfiles alares a diversas condiciones de vuelo, lo que puede mejorar su eficiencia aerodinámica.

En 2017, Linke et al. establecieron un curso universitario dedicado al diseño, fabricación y análisis de perfiles alares y formas de tobera [2]. Este curso permitió a los estudiantes explorar el diseño computacional de perfiles alares y toberas, la fabricación sostenible y la realización de pruebas experimentales con modelos elaborados por ellos mismos.

En 2020, Project Boom publicó un artículo centrado en el diseño de perfiles alares [3]. En este artículo, se detalló el proceso de selección y diseño de un perfil alar destinado a su uso en una aeronave no tripulada supersónica. El perfil alar seleccionado fue un NACA 64106, diseñado mediante el uso de OpenVSP.

Estos estudios proporcionan una base sólida para futuras investigaciones en el campo del diseño y la fabricación de perfiles alares. En contraste con nuestro proyecto donde nos enfocamos en un análisis más profundo del comportamiento del perfil alar en un entorno controlado de túnel de viento, estos trabajos previos ofrecen valiosas perspectivas sobre diferentes aspectos del diseño y la adaptabilidad de los perfiles alares bajo diversas condiciones de vuelo, enriqueciendo así nuestra investigación.

1. Planteamiento del problema

La ingeniería aeroespacial está en constante evolución, impulsada por la necesidad de mejorar la eficiencia y el rendimiento de las aeronaves. Un elemento esencial en esta ecuación es el perfil alar, cuyo diseño y fabricación presentan un desafío considerable debido a la complejidad de factores que deben ser balanceados.

El diseño de un perfil alar no es una tarea sencilla. Requiere una comprensión profunda de los principios aerodinámicos y la capacidad de aplicarlos para crear un diseño aerodinámico eficiente. Además, el diseño debe ser concebido de forma que permita su fabricación mediante tecnología de impresión 3D, lo que introduce una capa adicional de complejidad debido a las limitaciones inherentes de esta tecnología.

Una vez que el perfil alar está diseñado y fabricado, surge la necesidad de validar su rendimiento aerodinámico. Esto se logra típicamente a través de pruebas en un túnel de viento, que proporcionan una simulación del entorno de vuelo real. Sin embargo, estas pruebas también presentan desafíos, ya que el perfil alar debe ser lo suficientemente resistente para soportar las condiciones dentro del túnel de viento.

Por lo tanto, nos enfrentamos a un problema multifacético. ¿Cómo podemos diseñar y fabricar un perfil alar que sea aerodinámicamente eficiente, factible de producir mediante tecnología de impresión 3D y capaz de soportar las condiciones dentro de un túnel de viento? Este problema requiere una consideración cuidadosa del diseño del perfil alar, la selección del material para la impresión 3D y la preparación para el análisis en el túnel de viento.

Nuestro proyecto busca abordar este desafío a través de la exploración del diseño, la fabricación y el análisis aerodinámico de perfiles alares. Mediante este enfoque integral, buscamos avanzar en nuestra comprensión de los perfiles alares y contribuir al campo de la ingeniería aeroespacial.

1. Justificación

 Este proyecto de investigación sobre el diseño, fabricación y análisis de perfiles alares en la ingeniería aeroespacial se fundamenta en la necesidad apremiante de mejorar la eficiencia y el rendimiento de las aeronaves. Los perfiles alares son elementos cruciales para la capacidad de sustentación y maniobrabilidad de cualquier aeronave, y su diseño óptimo es esencial para el éxito en vuelo. La introducción de tecnologías como la impresión 3D presenta una oportunidad para optimizar estos diseños, pero también plantea nuevos desafíos en términos de manufactura y resistencia estructural.

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