Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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Diseño aerodinámico del ala delta por el método de los vórtices discretos
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-08-04) Soto Torres, César Vladimir; Samsonov, Vassili
La tesis pretende ser una herramienta de cálculo de coeficientes aerodinámicos y una forma de optimización aerodinámica del Hang Glider o mejor conocido como, Ala Delta comparando sus coeficientes aerodinámicos, estabilidad, maniobrabilidad y posición del centro de gravedad con otros tipos de alas como parámetros de diseño. Se aplicará el método de vórtices discretos para hallar los coeficientes aerodinámicos de sustentación, arrastre, momento de balanceo, momento de cabeceo, rendimiento, distribución de sustentación sobre la envergadura. Para esto se modelara el ala, tal que se puedan hallar estos coeficientes para cuatro tipos de alas (Deltas, flecha, rectangular, trapezoidal). Se hará uso de un programa computacional desarrollado en Borland Pascal 7 llamado ‘Tipo_de_Ala’. En el segundo capítulo se explicará los métodos alternativos que se pueden usar para hallar los coeficientes aerodinámicos como son el método de distribución de la circulación para un alargamiento general, el método de paneles, el método de la línea sustentadora de Prandtl. Todos estos métodos tienen sus alcances y consideraciones que se explicaran más adelante con más detalle. En el tercer capítulo se explicará el método de vórtices discretos, sus consideraciones y formulación matemática. Veremos la aplicación en problemas bidimensionales (ala plana) y tridimensionales, en ambos casos en el régimen de flujo estacionario y algunos alcances fundamentales en el régimen no estacionario. En el cuarto capitulo se explicara el modelamiento geométrico del ala y el modelamiento matemático para hallar los coeficientes aerodinámicos del programa ‘Tipo_de_Ala’.Veremos también la forma como ingresar los datos al programa mencionado. En el quinto capitulo se procederá a hallar los coeficientes aerodinámicos para diferentes casos como la influencia del estrechamiento o alargamiento del ala. Se presentarán graficas de coeficientes de: Sustentación vs Angulo de incidente, Arrastre vs Angulo de incidencia, Momento de cabeceo vs Sustentación, Momento de balanceo vs Sustentación, Sustentación vs Arrastre, Rendimiento Aerodinámico vs Angulo de Incidencia, Distribución de Sustentación vs Envergadura. Se hallará los coeficientes aerodinámicos para una ala delta típica y lo compararemos con diferentes alas tipo flecha con y sin estrechamiento, viendo cual nos conviene aerodinámicamente. Mencionaremos las observaciones de las graficas ya mencionadas anteriormente sacando algunas observaciones importantes. En el sexto capitulo presento las conclusiones a las observaciones de las comparaciones que se hicieron de las graficas del capitulo quinto. En el anexo A se vera un resumen teórico que involucra la mecánica de fluidos en el régimen de flujo externo, incompresible, no viscoso, estacionario. Veremos lo que es la definición de vórtices, capa limite, parámetros geométricos del ala, definición de perfil y nomenclatura NACA, fuerzas que actúan en una vehículo que vuela a régimen subsónico como es nuestro caso En el Anexo B tendremos el programa ‘Tipo_de_Ala’ desarrollado en el lenguaje Borland Pascal 7 con sus procedimientos, funciones definidas y la forma de aplicación de las funciones y procedimientos en la salida en pantalla. En el anexo C tendremos diferentes tipos de Hang Gliders que existen en el mercado, sus características de fineza, envergadura, alargamiento, área requerida como los materiales usados en su construcción.
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Mapeo y revisión sistemática de los algoritmos de guía, navegación y control para el desarrollo de software de aeronaves
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-11-29) Soto Torres, César Vladimir; Pow Sang Portillo, José Antonio
Los sistemas para la Guía, Navegación y Control (GNC) es una rama de la ingeniería que trata del diseño de sistemas para el control de movimiento de vehículos, sobre todo, automóviles, barcos, aviones y naves espaciales. En este estudio, se desarrolló un mapeo sistemático y una revisión sistemática para presentar una revisión de los estudios primarios relacionados con los algoritmos para el desarrollo de controladores de vuelo de sistemas para la Guía, Navegación y Control de aeronaves. Un mapeo sistemático es una metodología que brinda después de un proceso de investigación sistemática, un mapa resumen visual de sus resultados. Una revisión sistemática es una revisión de la literatura enfocada en un tema de investigación que trata de identificar, evaluar, seleccionar y sintetizar todas las pruebas de investigación de alta calidad relevante a una pregunta específica. El procedimiento de mapeo sistemático identificó 13 014 estudios, de los cuales 179 fueron identificados como relevantes para responder la pregunta de investigación en referencia a los algoritmos para guía, navegación y control de aeronaves más usados por los investigadores aeroespaciales. Sobre la base del mapeo sistemático, se realizó el procedimiento de búsqueda sistemática, de este procedimiento se seleccionaron 12 estudios relevantes para responder la pregunta de investigación en referencia a lo que se sabe actualmente sobre los algoritmos usados para el desarrollo de sistemas de control no lineal y sistema de control adaptativo de aeronaves. Basado en la respuesta del mapeo sistemático realizado, los algoritmos de investigación usados para los Controladores de vuelo de sistemas para la Guía, Navegación y Control de Aviones (GNC) se concentran en 3 ejes principales: Guía, Navegación y Control; de estos ejes de estudio los investigadores mayormente se enfocan en el desarrollo de algoritmos para control de aviones. Basado en la respuesta de la revisión sistemática realizada, se llegó a la conclusión que los investigadores aeronáuticos están enfocados en el desarrollo de Controladores Adaptativos no lineares basados en el algoritmo de Lyapunov y/o en el algoritmo Dynamic Inversion para sistemas con comportamiento no linear , y el algoritmo de Redes Neuronales para sistemas con comportamiento adaptativo. El documento está destinado a profesionales y académicos que investigan en el campo del desarrollo de software para la Guía, Navegación y Control de Aviones ( GNC). Contribuye a resumir el conjunto de conocimientos en el campo y los esfuerzos directos para las investigaciones futuras en el desarrollo de software para GNC de Aeronaves

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