Diseño básico de un avión rc

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DISEÑO DE UN AVIÓN ELÉCTRICO: (FORMA B{ÁSICA)

Vamos a dar una serie de reglas, más bien empíricas, pero refrendadas por la experiencia y que permiten establecer algunos parámetros de partida al diseñar un avión eléctrico. Hemos de dimensionar las siguientes magnitudes básicas: peso del avión (P, en gramos), superficie de las alas (S, en decímetros cuadrados) y potencia consumida (W, en watios)por el motor eléctrico. En general, debemos partir de la potencia consumida por el motor, que es el parámetro que nos va a limitar el peso y el tamaño del modelo.
Potencia del motor y peso máximo
Como primera regla básica podemos estimar que un avión eléctrico debe disponer de una potencia de al menos 100 watios (w) por kilogramo (kg) (en aviones pequeños o de vuelo libre es más prácticopensar en potencias de 10 w/ 100 g, lo que es lo mismo). Esta potencia es la mínima requerida para que el avión se mantenga en vuelo, o haga ascensiones lentas. Es lo deseable, por ejemplo, en entrenadores o en aviones de vuelo libre, en que se precisa que el vuelo sea lento o que el avión no se aleje ni se eleve demasiado. Por supuesto, si se requieren mayores prestaciones se utilizarán motores quepermitan desarrollar una mayor potencia. Con 150 w/kg se consiguen comportamientos ágiles, óptimos para el desarrollo de acrobacias; más de 200 w/kg sólo se justifican en aviones de carreras o en maquetas de aviones de guerra en que se desean características de vuelo realísticas (cazas de la segunda guerra mundial, reactores...). A la inversa, en motoveleros ligeros se precisan potenciasinferiores, a partir de 60 w/kg.

La potencia consumida por un motor se calcula como el producto de la intensidad de corriente consumida (I, en amperios, A) por el voltaje en bornes del motor (V, en voltios, v). La corriente consumida depende, a su vez, del voltaje aplicado y de la carga del motor, esto es, del tamaño de la hélice. Un motor que gira en vacío, sin hélice, presenta un consumo muyreducido (de centenas de miliamperios en motores pequeños de vuelo libre, o de unos pocos amperios en motores más grandes). Al aumentar el diámetro de la hélice y su paso (que generalmente se dan en pulgadas, (") p. ej., 8x4" indica 8 pulgadas de diámetro y 4 de paso de hélice) aumenta paulatinamente el consumo y a su vez el empuje de la hélice (E, medido en gramos, g), hasta llegar a un máximo, enque mayores tamaños de hélice suponen un aumento de consumo pero no un aumento de empuje. Cada motor tiene, para un determinado voltaje, un tamaño de hélice óptimo que le hace funcionar son rendimiento óptimo.

En general, el fabricante del motor indica los tamaños de hélice óptimos para distintos voltajes aplicados, dando los consumos y las potencias disponibles. Si no es así, o queremosverificar la potencia consumida experimentalmente, podemos medir V e I y estimar W=VxI. En baterías de NiCd o NiMH, el voltaje (V) es función del número de elementos; como regla orientativa se puede estimar 1 voltio por cada elemento (en vacío cada elemento suministra 1.2 voltios nominales, pero este voltaje disminuye bajo carga; considerar 1 v es una buena aproximación). Por supuesto, lo más seguro esmedirlo con un voltímetro en los bornes del motor. La corriente I se medirá intercalando un amperímetro entre la batería y uno de los bornes del motor.

Ejemplo: diseño de un entrenador radiocontrolado
Tenemos un motor tipo Speed-400, del que sabemos que puede hacer girar con buen rendimiento una hélice de 6”x3” con una batería de 8 elementos. Con un amperímetro podemos medir la intensidad decorriente, conectándolo en SERIE con el motor, en la escala de 20 A. La lectura es de 8.5 A. Con el voltímetro en paralelo con los bornes del motor leemos 8.1 v. Esto da una potencia consumida de unos 69 w. Según la regla anterior, esta motorización (con esta hélice y esta batería de 8 elementos) podremos hacer volar una avión de unos 600-700 g. Este es nuestro punto de partida en el diseño de...
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