Desarrollado por:
Manuel Cortés CortésAlberto García Martínez
Jesús Moreno PérezHugo López Pérez
Juan Emilio Romero VallésJosé
Fernández‐Bolaños Maya
AlaEl ala es recta y de tipo alta. Debido a que el ala es recta conlleva una mayor eficiencia aerodinámica y con la segunda características se consigue que no haya interferencia de la corriente proveniente del ala con el estabilizador horizontal en la entrada en pérdida.
Planta propulsoraLa planta propulsora se encuentra en configuración pusher. Con ello se consiguen las siguientes ventajas:
Obtenemos corriente limpia para fuselaje y ala en detrimento de una mayor propulsión del motor.Mejora la estabilidad lateral. En el ala se necesita una menor rigidez estructural.
Diseño
AlaEn este modelo tenemos un ala de tipo media en flecha. La configuración en flecha nos retrasa el centro aerodinámico consiguiendo mayores momentos de cabeceo producidos por el canard. Con una altura media del ala se evita que vea la corriente perturbada del canard obteniéndose mayor eficiencia aerodinámica.
CanardEl Canard en este modelo actúa como estabilizador horizontal y junto con el estabilizador vertical antes mencionado, nos evita la necesidad de utilizar cola. Además del control longitudinal, el canard proporciona una considerable sustentación con respecto al ala (en primera aproximación 25% canard y 75% ala).
Planta propulsoraLas ventajas que proporciona esta configuración (pusher) son las mismas para este modelo que para el anterior.
Diseño
De los dos diseños propuestos en la primera revisión, decidimos apostar por el segundo de ellos (Vöguel 02).
En un primer diseño inicial, obtuvimos el modelo que vemos en la siguiente figura.
Diseño
En la primera revisión, y ya que contábamos con datos estimativos a grandes rasgos, se puede apreciar como el avión estaba en una primera fase del desarrollo.Teníamos que mejorar muchos aspectos como la aerodinámica, y aún faltaban datos importantes que debían ser suministrados por los otros departamentos.Datos que influirían a la hora del diseño.Además todavía no estaba decidida la solución a tomar con el tren de aterrizaje
Diseño
En la tercera revisión del trabajo, el avión sufrió una gran evolución prácticamente decisiva en el diseño
Se mejoraron aspectos aerodinámicos, y se le dio una forma más estilizada al conjunto.
Se añadió la planta motora, con la hélice incluida, asícomo el tren de aterrizaje.
Diseño
Se diseñaron algunos aspectos relacionados con el interior de la cabina de vuelo:
Asientos MandoPanel de InstrumentosDepósitos de combustible
Se diseñó con un poco de detalle parte de los elementos estructurales del ala
LargueroCostillas
Diseño
DiseñoDespués de la tercera revisión el departamento de diseño ha trabajado junto con los demás departamentos para afinar los aspectos últimos del diseño de Vogüel.
Entre los elementos añadidos se encuentran los timones de dirección, y los alerones
Diseño
Además se ha implementado la solución para el tren de aterrizaje.
Se ha introducido el cuerpo de los pilotos para verificar que las dimensiones eran adecuadas
DiseñoSe han modificado otros aspectos, como son:La posición del tren de aterrizajeLa configuración del ala (diedro cero)
EstructuraConsideraciones estructurales:•
SEMIALA: 8 costillas, 1 largero y 2 largerillos en intradós y
extradós. •
CANARD: 8 costillas, 1 largero y 2 largerillos en intradós y
extradós.•
ENDPLATE: 3 costillas, 1 largero y 2 largerillos en intradós
y extradós.•
FUSELAJE: estructura monocasco en 4 partes
•
TREN SEMIRETRACTIL•
REFUERZOS
Centro de gravedad.
Estructura
Centro de gravedad: Xcg = 3,18 m
Se utilizan 2 depósitos para mantener el centro de gravedad constante:
• Deposito delantero : 17,9 Kg y 0,027 m3
• Deposito trasero : 65,8 Kg y 0,085 m3
• Relación de masas: 3,34
Perfil
Ala NACA CAMBRE
Canard NACA 8‐H‐12
Winglet NACA 0012
‐Compromiso entre sustentación y resistencia.
‐
Se busca Cd0 lo menor posible.‐
Entrada en pérdida del canard (11,850) antes que el ala (12,90) .
AerodinámicaElección de perfil
*Estimación para condición de vuelo
de crucero M=0,2 aprox.
AerodinámicaResultados de los perfiles a ángulo de ataque
nuloAla Canard Winglet
Cd0 0,00477 0,00502 0,00657
Cl0 0,109 0,535 0
Cm0 ‐0,008 +0,02 0
Valores máximos del perfil y del ala
Aerodinámica
LIMPIO Ala Canard Avión
Clmáx 1,41 1,351 1,398
αmáx 15° 14° ‐
CLmáx 1,16 1,216 1,171
SUCIO Ala Canard Avión
CL0 0,0874 0,0726 0,084
CLmáx
Despegue δ=300 2,14
Aterrizaje δ=400 2,25
Desglosado de resistencias
Aerodinámica
Cd0
Fuselaje 0,00086
Tren aterrizaje 0,00277
Cabina 0,00185
Protuberancias 0,0003
Winglet 0,00657
Canard Limpio 0,00503
AlaLimpio 0,00477
Sucio δ=300 0,0211
Sucio δ=300 0,0292
Cd0
limpio TOTAL
Sin tren 0,01607
Con tren 0,0188
Cd0
sucio TOTAL
Despegue 0,0351
Aterrizaje 0,0432
* Tren semirretráctil
XCG‐WING
(m) XCG
(m) XNA
(m ) SM (%)
3,93 3,18 3,35 15,7%
Determinación del margen estáticoEstabilidad y Control
Estabilidad y ControlTrimado del Avión
CL0 CLα CLδ
0,2396 6,6969 0,9906
CM0 CMα CMδ
0,0002 ‐1,0542 1,8689
ic iw3,45o 0,45o
Estabilidad y ControlControl Longitudinal
CDu 0
CLu 0,01407
CMu 0
CDα 0,214
CLq ‐12,040
CMq ‐26,167
CLά ‐1,207
CMά 19,287
Estabilidad y ControlControl Lateral‐Direccional
Clβ
/Cnβ
= ‐1,35
β δa δr
Cy ‐1,1112 0 0,4761
Cl ‐0,1417 0,1705 0,0229
Cn 0,1052 ‐0,0151 ‐0,1093
Estabilidad y ControlEquilibrado Lateral‐Direccional
β δa δr φ15 10,72 12,95 41,51
β δa δr φ‐0,01 ‐0,13 ‐0,31 48,19
Viraje
Los valores están en grados.
Q1 1,34 km/h
R1 1,20 km/h
Estabilidad y ControlControl Lateral‐Direccional
Estabilidad en espiral
(Clβ
Cnr
)‐(Clr
Cnβ
) = 0,0062
Cyr 0,4668
Clr 0,1014
Cnr ‐0,1190
Cyp 0,1444
Clp ‐0,4427
Cnp ‐1,0055
Cyβ 0,0322
Clβ ‐0,0078
Cnβ ‐0,0019
Estabilidad y ControlEstabilidad dinámica. Espiral y roll
sroll ‐6,969 sspiral ‐0,395
Tr 0,144s Ts 0,395s
DespegueDistancia Rodadura Rotación Transición Subida y distancia
decisiónHorizontal 76,75 m 24,73 m 155,20 m 100,8 m ‐
Vertical ‐ 37,37 m 15,24 m ‐
ActuacionesSegmentos de vuelo
AterrizajeDistancia Planeo Transición Rodadura
Libre Frenos Total
Horizontal 203,94 m 27,26 m 25,85 m 124,89 m 150,74 m
Vertical 14,29 m 0,95 m ‐ ‐ ‐
ActuacionesSegmentos de vuelo
Estudio de la potencia en cruceroVelocidades
m/s km/h
Pérdida 22,48 80,93
Min. Resist 52,17 187,81
Máxima 75 270
Crucero (RFP) 72,22 260
Máx|max 93,5 336,6
Máx|max
(RFP) 83,3 300
ActuacionesRequisitos
Segmento Consumo [kg]
Despegue 0,13
Subida 4,90
Crucero 71,35
Crucero (1333km) 58,94
Bajada 0,10
Espera 1 1,17
Espera 2 0,52
Aterrizaje 0,06
Total 78,21
Total (1333 km) 65,80
ActuacionesConsumo
Consumo Reserva Alcance
requerido
Alcance
máximo
Incremento
alcance
RFP 78,21 kg 7,28 kg 1301 km 1432 km 10,11 %
Max. Auton. 65,80 kg 19,69 kg 1333 km 1779 km 33,46 %
ActuacionesConsumo y alcance
Autonomía
Vuelo Tiempo VueloNormal 5,6 h
Autonomía 7,6 h
Normal (Max. Cons)
6,1 h
Autonomía (Max. Cons)
9,9 h
ActuacionesRequisitos