Diseño Planeador

Requisitos de diseño

Se nos ha dado la terea de diseñar y construir un planeador que cumpla con una serie de requisitos, los cuales se enlistan a continuación.
* Velocidad crucero ≈ 90 km/h
* Autonomía ≈ 30 minutos
* Carga útil = 300grs.
* Capaz de contener una cámara de 7cm de diámetro localizada en la parte inferior del fuselaje.
* Ascenso: 4m/s a 600mts sobre el niveldel mar
* Despegue: Por catapulta o a mano.
* Envergadura del ala ≈ 2m máximo.
* Velocidad de perdida = 30 km/h.
* Peso de la plataforma ≈ 1.8Kg máximo.
* El sistema de propulsión debe estar constituido por un motor eléctrico y hélice comerciales.
Calculos parte 1
Tendencias de los parámetros We/W0, Wf/W0 y Wcrew
Para poder empezar a diseñar nuestro planeador, se requieredel análisis de otros aviones comerciales, que tengan prestaciones similares a las requeridas para nuestro diseño, para que a partir de los datos We, W0, Wf y Wcrew se pueda construir tres graficas donde se observen las tendencias de las relaciones We/W0, Wf/W0 y Wcrew, para esto se tomaron 10 modelos de aviones diferentes y se graficaron.

Selección y justificación de We/W0, Wf/W0 y Wcrew
Delas gráficas obtenidas por los parámetros de los 10 aviones comerciales analizados podemos obtener el promedio de los parámetros, los cuales serán usados como punto de partida para nuestro diseño. A continuación se enlistan los resultados.
* We/Wo = 0.34
* Wf/W0 = 0.125
* Wcrew = 500 gramos

Calculo de los parámetros de diseño
Uno de los puntos más importantes en el diseño denuestro avión, es la selección del perfil alar, para esto hay que acceder a la página http://www.worldofkrauss.com, donde podemos encontrar distintos perfiles alares y sus características, para así poder determinar otros parámetros de diseño. Como queremos que tenga buena capacidad de planeo, vamos a seleccionar un perfil alar relativamente delgado, en este caso escogimos uno que tiene un 9% de espesorde la cuerda. Por todo lo anterior el perfil que se selecciono fue el GOE 670. A continuación se presentan algunos parámetros de este perfil, sus características y su dibujo.



Calculo de los parámetros de diseño
Maximum Lift: Clmax
Como todavía no se ha establecido nada sobre la forma del ala, el coeficiente Clmax del perfil seleccionado se verá reducido por 10% debido a los efectos deun ala con relación de aspecto finito. Esto es:
Clmax = 0.9*1.26 = 1.13
- Maximum Lift to Drag Ratio: L/D
Datos históricos de parámetros relacioados con la relación sustentación-arrastre (L/D) muestran una tendencia hacia un valor próximo a 14
- Wing Loading: W/S
W/S = 0.5*1.08802*8.33^2*1.13 = 42.81 N
- Takeoff gross weight W
W = W0*9.81 = 14.72 N
- Fuel or battery weight N
N =0.152*9.81 = 1.49 N
- Wing Area S
S = W0/(W/S) = (1.5*9.81)/42.81 = 0.34 m^2
- Zero lift drag coeficient Cd0
Cd0 =(Swet/sref)*Cfe = 4*0.0042 = 0.02
- Drag-due-to-lift coeficient K
K = 1/(4*Cdo*(L/D)^2) = 0.08
- Aspect Ratio AR
Se estima para nuestro diseño un valor de relación de aspecto de 10
- Propeller efficiiency npr
La eficiencia de la pala npr es de 0.8

- Engine Power P
Paradeterminar la potencia del motor, se debe determinar primero que factor afecta más, si la potencia del eje o la potencia requerida para la velocidad máxima.

- Potencia del eje
P1 = 88.49 W
- Potencia para la velocidad máxima
P2 = 65.76 W
- Engine Power P
Por lo tanto, la potencia del motor está dada por la potencia del eje. Agregando un factor de seguridad de 2, la potencia en Hpqueda como:
P = 0.24 Hp

Definir la configuración de propulsión
El motor se posicionará en la parte delantera. Por lo tanto la configuración del motor es «Tractor».
Se eligió esta configuración para que nuestro centro de gravedad quedara lo más adelante posible y que los estabilizadores que lleguemos a poner sean pequeños.
Definir el tipo de ala a usar y sus parámetros de diseño
- Relacion...