Modelización y análisis de la estructura portante de un helicóptero no tripulado de 400 kg de peso

Badías Herbera, Alberto
Rey Gayo, Rafael (dir.)

Universidad de Zaragoza, EUITIZ, 2011
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Ingeniería Mecánica

Ingeniero Técnico Industrial (Esp. Mecánica)

Resumen: El proyecto trata el diseño y cálculo a grandes rangos de la estructura portante de un helicóptero no tripulado de unos 400 kg de peso. Para ello, se ha diseñado y modelado la estructura mediante el software SolidWorks de todos los perfiles y uniones que son necesarios para constituir dicha estructura. Se ha partido de una serie de piezas ya impuestas en un principio que son el motor de combustión, la caja de cambios, los depósitos de combustible, la carga de pago, el sistema de información y los rotores. Se ha llevado a cabo un diseño basado en las características del helicóptero con unas dimensiones medianamente reducidas y con el objetivo de la vigilancia desde el aire. Ello implica minimizar todo lo posible las dimensiones y eliminar los huecos innecesarios. Se construye de esta manera una red de perfiles alrededor de los componentes de partida intentando adherirse lo más posible a ellos. A su vez, es necesario obtener una máquina que sea estable en el aire por lo que se aplican factores extra que obligan a que la estructura sea simétrica y tenga un centro de gravedad centrado. Tras llevar a cabo el diseño, se ha pasado el modelo a una estructura alámbrica para su cálculo. Para ello ha sido necesario discretizar en puntos unidos por líneas formando un solo cuerpo. Esta operación se ha llevado a cabo en un segundo programa llamado ANSYS utilizado específicamente para el cálculo. Tras dotar de sección a cada perfil de la estructura de líneas se aplican las condiciones de contorno y se realiza el cálculo. Se estudian dos casos distintos: vuelo estacionario y aterrizaje, donde cada uno aportará unas condiciones diferentes y por tanto, unos resultados distintos. La solución del modelo ha requerido redimensionar algunos perfiles y cambiar la geometría de otros para soportar las cargas que se generan, pero tras modificar y volver a calcular se ha llegado a la estructura final presentada. Además de los cálculos realizados con el software correspondiente, se han llevado a cabo también a mano, habiendo calculado algunas uniones y perfiles que así lo requerían. Conjuntamente también se ha calculado una de las uniones más desfavorables con el primer software de modelado, que también incluye esta opción. Al tratarse de un programa más visual es capaz de mostrar mejor la geometría y da un aspecto más real de lo que es la unión (aunque el cálculo se podía haber realizado también con el software ANSYS). Después de realizar la etapa de diseño y pasar por el cálculo, es preciso redactar un informe que manifieste en profundidad todos los cálculos e ideas que se han llevado a cabo. Igualmente, y por la misma razón, se adjunta en el proyecto un segundo tomo donde se ubican los planos de todos los componentes que son necesarios para la construcción de la estructura.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera