REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

U. N. E. F. A.NÚCLEO MARACAY – EDO. ARAGUA

DISEÑO TECNOLOGICO DE UNA AERONAVE NO TRIPULADA CON FINES CIENTIFICOS Y MILITARES, PROPULSADO POR LA ENERGIA SOLAR PARA ESTUDIOS DE OBSERVACION DENTRO DEL ESTADO

BACHILLERES:

Arias julio García Gleidys

Velásquez Héctor Solini Paul

Maracay, Diciembre del 2012

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

Planteamiento del problema

En la actualidad con el avance tecnológico los sistemas de defensa e innovación están evolucionando tanto en su complejidad como en su eficiencia, es por ello que se debe de desarrollar un diseño con resultados ventajoso que promuevan información y comunicación, así como a su vez contribuya a disminuir cualquier daño al Estado. La finalidad con lleva esto a elaborar un diseño tecnológico de una aeronave no tripulada con fines de carácter científico para que desempeñe una función de disminución de riesgo basado en los daños que pueden ocasionarse al medio ambiente, con la aplicación de nuevos sistemas e implementación de alternativas de energía para el aérea aeronáutica, ya que actualmente los diseños de aviones no tripulado generan una gran contaminación debido a la cantidad de energía utilizada por los motores a reacción con los cuales operan .

El diseño tecnológico de una aeronave no tripulada puede realizar tareas a distancias para proporcionar información de reconocimiento de aéreas tanto en lo civil como en lo militar, donde su finalidad de observación en un plano de ruta de vuelo es la visualización de aéreas fronterizas, campamentos o situaciones de emergencia en lugares peligrosos que pongan en riesgo al Estado. Es por ello que debido a la evolución de los años los riesgos aéreos han ido aumentando, por lo tanto se desea llevar a cabo el diseño de un avión no tripulado, con una programación sofisticada que permitan que el equipo del avión realice tareas de observación en el territorio así como también contribuya a disminuir la contaminación ambiental con la inclusión de alternativas beneficiosas tanto para la aeronave como para su misión en beneficio de la seguridad del Estado.

OBJETIVO GENERAL

Realizar un diseño tecnológico de una aeronave no tripulada con fines científicos y militares propulsados por la energía solar.

OBJETIVO ESPECIFICOS

1. Diseño de una aeronave no tripulada cuya función está destinada a

disminuir los costos de funcionamiento y mantenimiento en aeronaves.

2. Desarrollo de reconocimiento de áreas que proporcionan información de

visualización de un determinado lugar para observación de alerta ante situaciones de

emergencia.

3. Implementación de alternativas de energía del campo aeronáutico de una

aeronave no tripulada para la optimización de funcionamiento en la utilización de

motores a reacción por motores que generan menos contaminación como los motores

eléctricos.

JUSTIFICACION.

El presente proyecto de diseño tecnológico de aeronaves propulsadas por energía

solar, se justifica por las siguientes razones:

Solucionará los problemas asociados a la contaminación atmosférica,

mejorando la eficacia y el respeto al medio ambiente.

Contribuir al desarrollo de nuevas tecnologías más eficientes, limpia y

renovable que optimicen al funcionamiento de futuras aeronaves.

Este proyecto servirá de referencia para estudios posteriores relacionados con

la utilización de la energía solar en la aeronáutica, ya sea a nivel académico o

profesional.

CAPITULO II

MARCO TEORICO

Antecedentes de la Investigación

Harald Welzer (2011) en su estudio “la guerra climática: porque mataremos (y nos mataran) en el siglo XXI”, toma como referencia el periódico británico The Independent, el cual informó, que la Comisión Europea planeaba implementar aviones no tripulados para supervisar el mar Mediterráneo. De igual manera toma como referencia a Leonardo Triario, jefe de la Fuerza Aérea de Italia, quien declaro, que en el año 2004, Italia les había comprado a los Estados Unidos cinco aviones no tripulados Predator con el propósito de implementarlos tanto en la detección de terroristas como de migrantes irregulares.

En este estudio se puede ver la necesidad de implementar estos sistemas de vigilancias debido a las migraciones a través del mar Mediterráneo, lo que dio origen al uso de los aviones no tripulados en Italia. Es preciso destacar que los aviones no tripulados poseen cámaras de alta resolución capaces de capturar imágenes de buena calidad, como también posee infrarrojos encargados de detectar calor lo que permite detallar con más eficacia la distinción entre humanos y maquinas. La utilización de estos UAV se está viendo cada vez más demandada debido a las necesidades de cada región o país.

La investigación de Sempere (2006) titulada: Tecnología de la defensa: análisis de la situación española: A principios de los 60 aparecen sensores de infrarrojos denominados FLIR que permiten tener visión nocturna sobre una pantalla de televisión, y penetrar en la niebla con una buena definición. En esa década aparecen también los primeros aviones no tripulados de reconocimientos equipados con sensores y dirigidos remotamente por radio. En la crisis de los misiles de cuba demostraron su utilidad. En junio de 1982 durante las operaciones en el valle de la Bekaa los israelíes los usaron para percatarse de las frecuencias utilizadas por los radares de los misiles SAM de defensa aérea y las comunicaciones de los sirios. Con

esta información volvieron a utilizar estos aviones como señuelos para localizar estos radares.

El escenario de la investigación fue el análisis de la situación española y se centra en la tecnología militar, identificando las tecnologías de interés militar tanto las pretéritas como las actuales, y las que tendrán un desarrollo futuro, estudiando su influencia sobre la capacidad de la fuerza armada, los efectos que tiene sobre su forma de actuar, así como su eficiencia para cumplir los objetivos militares. También se sondean las motivaciones humanas que subyacen tras una determinada tecnología o sistema de armas; es importante destacar que el estudio enfoca las tecnologías militares necesarias o que se emplean para resolver, mediante el uso de la fuerza, el conflicto entre las naciones.

Gustavo Gabriel Poratti (2006), en su estudio, “Los próximos 500 años ¿cómo evolucionaran las cosas, computadoras, automóviles, industrias, y robots del futuro?”, aclara: que la tecnología militar no solo se limitara a crear robots, ya que existirían vehículos, tanques, aviones y barcos, todos ellos conducidos a la distancia por medio de pilotos humanos que se encuentran en un centro de control remoto. Sin ir más lejos, basta decir que en la actualidad ya existen una amplia variedad de aviones espías no tripulados. Estamos hablando de aeronaves que cuentan con grandes ventajas si consideramos que al ser derribadas no disponen de tripulantes de modo tal que no comprometen la identidad del país que los envió.

En este estudio se puede percibir el enfoque hacia una visión futurista de lo que serán las fuerzas armadas respecto a toda su tecnología militar, se precisa el objetivo de nuevas tecnologías capaces de controlar a distancia una guerra, siendo los protagonistas de esta, los innovadores sistemas de control remoto que permitirá monitorear desde un centro de computo todo el desenvolvimiento de un conflicto, es decir, los nuevos dispositivos radio controlados desde una gran distancia por personas entrenadas para este oficio, ayudaran a ejecutar de manera segura las acciones de ofensiva y defensiva de un país respecto a otro, en otras palabras no se corre el riesgo de pérdidas humanas ya que el controlador estaría en un alma mater bastante alejado del sitio bélico dirigiendo los aparatos no tripulados ejecutando la misión que se le haya dado.

Al FAO (2006), en su libro, “el estado mundial de la pesca y la agricultura” refiere que, Es probable que los SLB pasen a ser de uso más frecuente y que las patrullas de vigilancia marítima o aérea con tripulación sean sustituidas por aviones no tripulados.

Al analizar el texto podemos decir, que a medida que crecen las necesidades de los seres humanos respecto a la seguridad y tecnología también lo hace la ciencia, en este caso estamos hablando de aviones no tripulados que minimiza la pérdida de vidas humanas en misiones civiles peligrosas pero aumenta la precisión del estudio de las áreas a observar, con mayor sistemas de instrumentos los cuales son adaptados a estos aviones no tripulados lo que ayuda a obtener resultados reales en situación real y tiempo real.

De igual manera, John c. Maxwell (2000) en su libro “Elogios para el lado positivo del fracaso”, menciona al doctor Samuel P. Langley, pensador, científico e inventor, quien había realizado varios estudios de aerodinámica y que a finales de 1890 había hecho varios experimentos con grandes modelos de aviones no tripulados y había logrado un alto grado de éxito.

Como podemos ver los estudios de las aeronaves no tripuladas yace desde mucho tiempo atrás, cuando los primeros científicos sintieron la necesidad de dominar el espacio aéreo, realizando los estudios respectivos pudieron desarrollar aparatos voladores sin tripulantes, fue una ardua tarea pero a la final impulso lo que tenemos hoy en día como la aviación, con lo cual podemos concluir que a través del fracaso podemos obtener un gran éxito.

Así mismo, James Adams (1999) en su libro “La próxima guerra mundial: los ordenadores son las armas y el frente está en todas partes”, toma como referencia a Jeff Yake, de la empresa de investigaciones tecnológicas para la defensa frost and Sullivan en Mountain View, california, quien dice: “La información veloz y precisa proporcionada por los UAV les da una legitimidad que trasciende al Departamento de la Defensa para abarcar aplicaciones civiles y comerciales en potencia”.

En este texto se precisa la importancia que cada vez mas están adquiriendo los UAV, por su alta eficiencia en el proceso de investigaciones tanto en el ámbito civil como comercial, esta gama de usos se ampliara a medida que aumenten sus capacidades y fuerzas; en el ámbito civil se utilizaría como por ejemplo en las fumigaciones de cultivos hasta la vigilancia de fenómenos meteorológicos. En el ámbito militar su uso estaría enfocado desde el lanzamiento de armas no letales hasta la detección de minas, todo este desarrollo permite la disminución de las bajas humanas, que en realidad es el fin de estas tecnologías de vanguardia

Bases Teóricas

Tecnología

La palabra tecnología proviene del griego tekne (técnica, oficio) y logos (ciencia, conocimiento). La tecnología es un concepto amplio que abarca un conjunto de técnicas, conocimientos y procesos, que sirven para el diseño y construcción de objetos para satisfacer necesidades humanas. En la sociedad, la tecnología es consecuencia de la ciencia y la ingeniería. La humanidad comienza a formar tecnología convirtiendo los recursos naturales en herramientas simples. El descubrimiento prehistórico de controlar el fuego incrementa la disponibilidad de fuentes de comida, y la invención de la rueda ayuda a los humanos a viajar y controlar su entorno. La tecnología formal tiene su origen cuando la técnica (primordialmente empírica) comienza a vincularse con la ciencia, sistematizándose así los métodos de producción. Ese vínculo con la ciencia, hace que la tecnología no sólo abarque "el hacer", sino también su reflexión teórica. Tecnología también hace referencia a los productos resultados de esos procesos. Muchas tecnologías actuales fueron originalmente técnicas. Por ejemplo, la ganadería y la agricultura surgieron del ensayo (de la prueba y error). Luego se fueron tecnificando a través de la ciencia, para llegar a ser tecnologías. Actualmente, el mercado y la competencia en general, hacen que deban producirse nuevas tecnologías continuamente (tecnología de punta), ayudado muchas veces por la gran transferencia de tecnología mundial. También existe una tendencia a la miniaturización de los dispositivos tecnológicos.

La actividad tecnológica influye en el progreso social y económico, pero su carácter abrumadoramente comercial hace que esté más orientada a satisfacer los deseos de los más prósperos (consumismo) que las necesidades esenciales de los más necesitados, lo que tiende además a hacer un uso no sostenible del medio ambiente. Sin embargo, la tecnología también puede ser usada para proteger el medio ambiente y evitar que las crecientes necesidades provoquen un agotamiento o degradación de los recursos materiales y energéticos del planeta o aumenten las desigualdades sociales. Las tecnologías usan, en general, métodos diferentes del científico, aunque la experimentación es también usada por las ciencias. Los métodos difieren según se trate de tecnologías de producción artesanal o industrial de artefactos, de prestación de servicios, de realización u organización de tareas de cualquier tipo. Un método común a todas las tecnologías de fabricación es el uso de herramientas e instrumentos para la construcción de artefactos. Las tecnologías de prestación de servicios, como el sistema de suministro eléctrico hacen uso de instalaciones complejas a cargo de personal especializado.

Las tecnologías, aunque no son objetos específicos de estudio de la Economía, han sido a lo largo de toda la historia, y lo son aun actualmente, parte imprescindible de los procesos económicos, es decir, de la producción e intercambio de cualquier tipo de bienes y servicios. Desde el punto de vista de los productores de bienes y de los prestadores de servicios, las tecnologías son un medio indispensable para obtener renta. Pero por otra parte Desde el punto de vista de los consumidores, las tecnologías les permiten obtener mejores bienes y servicios, usualmente (pero no siempre) más baratos que los equivalentes del pasado. Desde el punto de vista de los trabajadores, las tecnologías han disminuido los puestos de trabajo al reemplazar crecientemente a los operarios por máquinas.

Aeronave no tripulada

Un vehículo aéreo no tripulado, UAV por siglas en inglés (Unmanned Aerial Vehicle), o sistema aéreo no tripulado, UAS (Unmanned Aerial System) conocido en castellano por sus siglas como VANT, es una aeronave que vuela sin tripulación humana a bordo. Son usados mayoritariamente en aplicaciones militares. Para distinguir los UAV de los misiles, un UAV se define como un vehículo sin tripulación reutilizable, capaz de mantener un nivel de vuelo controlado y sostenido, y propulsado por un motor de explosión o de reacción. Por tanto, los misiles de crucero no son considerados UAV porque, como la mayoría de los misiles, el propio vehículo es un arma que no se puede reutilizar, a pesar de que también es no tripulado y en algunos casos guiado remotamente. Hay una amplia variedad de formas, tamaños, configuraciones y características en el diseño de los UAV. Históricamente los UAV eran simplemente aviones pilotados remotamente (en inglés: drones),pero pero cada vez más se está empleando el control autónomo de los UAV. En este sentido se han creado dos variantes: algunos son controlados desde una ubicación remota, y otros vuelan de forma autónoma sobre la base de planes de vuelo pre programados usando sistemas más complejos de automatización dinámica. Cabe destacar que las aeronaves controladas remotamente en realidad no califican para ser llamadas como UAV, ya que los vehículos aéreos pilotados remotamente (o por control remoto) se conocen como Aeronaves Radio controladas o Aeronaves R/C; esto debido a que, precisamente, los UAV son también sistemas autónomos que pueden operar sin intervención humana alguna durante su funcionamiento en la misión a la que se haya encomendado, es decir, pueden despegar, volar y aterrizar automáticamente.

Actualmente, los UAV militares realizan tanto misiones de reconocimiento como de ataque. Si bien se ha informado de muchos ataques de drones con éxito, también son susceptibles de provocar daños colaterales y/o identificar objetivos erróneos, como con otros tipos de arma. Los UAV también son utilizados en un pequeño pero creciente número de aplicaciones civiles, como en labores de lucha contra incendios o seguridad civil, como la vigilancia de los oleoductos. Los vehículos aéreos no tripulados suelen ser preferidos para misiones que son demasiado aburridas, sucias o peligrosas para los aviones tripulados. Las ventajas de utilizar UAV son la Posibilidad de uso en áreas de alto riesgo o de difícil acceso, No requiere la actuación de pilotos en la zona de combate.

Los UAV, dependiendo su misión principal, suelen ser clasificados en seis tipos:

De blanco: sirven para simular aviones o ataques enemigos en los sistemas de defensa de tierra o aire.

Reconocimiento: enviando información militar. Entre estos destacan los MUAV (Micro Unmanned Aerial Vehicle).

Combate (UCAV): para combatir y llevar a cabo misiones que suelen ser muy peligrosas.

Logística: diseñados para llevar carga. Investigación y desarrollo: en ellos se prueban e investigan los sistemas en

desarrollo. UAV comerciales y civiles: son diseñados para propósitos civiles.

Energía

La energía es la capacidad de producir un trabajo en potencia o en acto. Por eso decimos que alguien tiene mucha energía cuando grandes actividades durante el día como: trabajar, estudiar o practicar deportes. Para entender la importancia que hoy día tiene la energía, basta con remontarnos un poco a la historia y hacer un breve recuento de las actividades del hombre y su evolución. En los primeros tiempos el hombre utilizaba únicamente sus fuerzas para alimentarse, divertirse y comunicarse con sus semejantes. Esto significa que utilizaba su propia energía física, en la caza, pesca, recolección de frutas silvestres, confección de sus rudimentarios vestidos y viviendas, etc.

Posteriormente el hombre descubre que puede recurrir a otras fuentes de energía distintas a la de su propio esfuerzo físico: como la energía de los otros animales utilizada para arar, el tiro de cargas y el transporte del propio hombre. Con el correr de los siglos, todo el progreso del hombre se ha sustentado sobre estos dos pilares: La invención de instrumentos para multiplicar el rendimiento del trabajo: herramientas y máquinas, y El descubrimiento de nuevas fuentes y formas de energía para sumarlas a la suya limitada y poder mover con ellas sus cada vez más complicadas máquinas.

La energía también puede clasificarse según la fuente. Se llama energía no renovable a aquella que proviene de fuentes agotables, como la procedente del petróleo, el carbón o el gas natural. En cambio, la energía renovable es virtualmente infinita, como la eólica (generada por la acción del viento) y la solar.

Diseño

El diseño se define como el proceso previo de configuración mental, "pre-figuración", en la búsqueda de una solución en cualquier campo. Utilizado habitualmente en el contexto de la industria, ingeniería, arquitectura, comunicación y otras disciplinas creativas. Etimológicamente deriva del término italiano disegno dibujo, designio, signare, signado "lo por venir", el porvenir visión representada gráficamente del futuro, lo hecho es la obra, lo por hacer es el proyecto, el acto de diseñar como prefiguración es el proceso previo en la búsqueda de una solución o conjunto de las mismas. Plasmar el pensamiento de la solución o las alternativas mediante esbozos, dibujos, bocetos o esquemas trazados en cualquiera de los soportes, durante o posteriores a un proceso de observación de alternativas o investigación.

El acto intuitivo de diseñar podría llamarse creatividad como acto de creación o innovación si el objeto no existe o se modifica algo existente inspiración abstracción, síntesis, ordenación y transformación. Referente al signo, significación, designar es diseñar el hecho de la solución encontrada. Es el resultado de la economía de recursos materiales, la forma, transformación y el significado implícito en la obra, su ambigua apreciación no puede determinarse si un diseño es un proceso estético correspondiente al arte cuando lo accesorio o superfluo se antepone a la función o solución del problema. El acto humano de diseñar no es un hecho artístico en sí mismo, aunque puede valerse de los mismos procesos en pensamiento y los mismos medios de expresión como resultado; al diseñar un objeto o signo de comunicación visual en función de la búsqueda de una aplicación práctica, el diseñador ordena y dispone los elementos estructurales y formales, así como dota al producto o idea de significantes si el objeto o mensaje se relaciona con la cultura en su contexto social.

El verbo "diseñar" se refiere al proceso de creación y desarrollo para producir un nuevo objeto o medio de comunicación (objeto, proceso, servicio, conocimiento o entorno) para uso humano. El sustantivo "diseño" se refiere al plan final o proposición determinada fruto del proceso de diseñar: dibujo, proyecto, plano o descripción técnica, maqueta al resultado de poner ese plan final en práctica (la imagen, el objeto a fabricar o construir). Diseñar requiere principalmente consideraciones funcionales, estéticas y simbólicas. El proceso necesita numerosas fases como: observación, investigación, análisis, testado, ajustes, modelados (físicos o virtuales mediante programas de diseño informáticos en dos o tres dimensiones), adaptaciones previas a la producción definitiva del objeto industrial, construcción de obras ingeniería en espacios exteriores o interiores arquitectura, diseño de interiores, o elementos visuales de comunicación a difundir, transmitir e imprimir sean: diseño gráfico o comunicación visual, diseño de información, tipografía. Además abarca varias disciplinas y oficios conexos, dependiendo del objeto a diseñar y de la participación en el proceso de una o varias personas.

Diseñar es una tarea compleja, dinámica e intrincada. Es la integración de requisitos técnicos, sociales y económicos, necesidades biológicas, ergonomía con efectos psicológicos y materiales, forma, color, volumen y espacio, todo ello pensado e interrelacionado con el medio ambiente que rodea a la humanidad. De esto último se puede desprender la alta responsabilidad ética del diseño y los diseñadores a nivel mundial. Un buen punto de partida para entender éste fenómeno es revisar la Gestalt y como la teoría de sistemas aporta una visión amplia del tema. Un filósofo contemporáneo, Vilém Flusser, propone, en su libro Filosofía del diseño, que el futuro (el destino de la humanidad) depende del diseño.

Bases legales

En Venezuela no hay un reglamento específico para los vehículos aéreos no tripuldos (UAV) hasta el momento. Sin embargo, el uso de los UAV`s esta determinado por las normas respectivas de la práctica del aeromodelismo establecidas en la parte cuarta de los reglamentos aeronáuticos de Venezuela (RAV), que se titula Normas de aeronavegabilidad y operación de aeronaves.

El UAV propuesto en el proyecto el diseño tecnológico de una aeronave no tripulada con fines científicos y militares propulsados por la energía solar, no cumple con algunas de las restricciones impuestas a los aeromodelos en la parte cuarta de los RAV. Los literales que no se podrán cumplir establecen el siguiente:

Ningún aeromodelo podrá portar pesos útiles, diferentes a los elementos

Habitualmente requeridos para la práctica de ese deporte.

Ningún Aeromodelo será volado desde un aeropuerto real o en sus

Proximidades dentro de un radio de 5 Km. a la redonda, a menos que exista

un permiso especial del INAC.

Ningún aeromodelo será volado a una altura superior a 500 pies sobre el

terreno.

CAPITULO III

MARCO METODOLÓGICO

Para Dolz (1996) “El método representa la manera de conducir el pensamiento o las acciones para alcanzar un fin” . Señala además que un método de investigación está destinado a descubrir nuevas verdades, a esclarecer hechos desconocido o a enriquecer el patrimonio de conocimiento, las cuales pueden ser de investigación religiosa, filosófica o científica, de acuerdo en el mundo de valores o hechos que se pretenda esclarecer.

Este proyecto parte de la recolección de datos ya existente a nivel global que cumplan con las características de nuestros diseños, que junto a la teoría conocida se aplicara un nuevo diseño. Primero se escogerá un bosquejo preliminar a diseñar, que contendrá las características requeridas para las acciones demandadas tales como el reconocimiento para obtener los datos de partida para el diseño que se requiere.

Posterior a los datos obtenidos se realizaran simulaciones por medios computarizados del diseño premilitar tales las resistencias con diferentes materiales, para ver cual material es el más resistente y práctico de tal forma que se adapte al trabajo para el cual va a ser requerido, otras simulaciones se harán para ayudar a desarrollar un prototipo aerodinámico y apto para el uso del aire con la modificación del funcionamiento de sus potencias en el cambio de motores a reacción por motores eléctrico que contribuyan a disminuir la severa contaminación que generan los aviones no tripulados actualmente.

Este tipo de estudios tiene como finalidad corregir errores en las pruebas realizadas y mejorar las estructuras y funcionamientos del avión a diseñar y productos de todas las correcciones que se llevaran a cabo se realizaran pruebas para comprobar la efectividad y su buen funcionamiento con el cual se deberá de contar.

Líneas de investigación

Las líneas de investigación a utilizar para el desarrollo del diseño de una aeronave no tripulada en la recolección de información de datos son las siguientes:

1. investigación tecnológicas y estudio de la sociedad

2. investigación de instrumentación y control de procesos

3. campos de investigación de diseños de aeronaves.

Tecnicas de recoleccion de informacion

La adquisición de información se realiza mediante la recolección de textos especializados de investigaciones pasadas ya sea en medio magnéticoo de forma física en relación al tema de Diseño de UAV y sobre el principio de funcionamiento del diseño previsto en las condiciones en que la aeronave realize su funcion en materia de seguridad y resguardo a traves de la captura de informacion de la mision de destino para la cual se innovo.

Poblacion y muestra

Este proyecto esta dirigido para la defensa de la nacion que necesiten de un servcio de reconocimiento de zona o de algun lugar de corto, mediano y lejano alcance , es decir para los componentes de la fuerzas armadas tales son:

la aviacion.

la armada.

el ejercito.

la guardia nacional.

entres otros.