Diseño estructural de una hélice de materiales compuestos para aeromodelos

Autores/as

  • Rogelio Paul Arcos Castillo Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.
  • Diego Israel Bustillos Escola Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.
  • Francisco Saúl Alcocer Salazar Universidad Técnica de Cotopaxi.
  • Luis Ángel Coello Tapia Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

DOI:

https://doi.org/10.23857/dc.v8i4.3020

Palabras clave:

Materiales compuestos, Hélice, Frecuencias naturales, Modos de vibrar.

Resumen

El objetivo del artí­culo es presentar el diseño estructural de una hélice de materiales compuestos, para aeromodelos, y verificar que se satisfagan los requerimientos de diseño. Los cólculos de la respuesta estructural se efectuaron en base al diseño aerodinómico de la pala, considerando los materiales y procesos de fabricación definidos, posteriormente se validaron los resultados a través de un modelo de elementos finitos. Ademós, se realizaron anólisis de frecuencias naturales y modos de vibrar en todo el rango de operación, donde no se detectaron cruces entre las frecuencias naturales y la rotación del motor. Si bien existen diferencias entre el modelo analí­tico y el modelo de elementos finitos de hasta un 30%, se estima que el modelo analí­tico deberí­a proporcionar frecuencias naturales mós bajas que la pala real al considerar toda su masa; por ende, se deberó verificar todos los resultados obtenidos a partir de ensayos experimentales para obtener las frecuencias naturales de la hélice, las mismas que podrí­an servir de base para posibles comparaciones.

Biografía del autor/a

Rogelio Paul Arcos Castillo, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

Tecnólogo en Mecánica Aeronáutica mención Motores, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica, Latacunga, Ecuador.

Diego Israel Bustillos Escola, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

Magíster en Industria 4.0, Ingeniero en Mecatrónica, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica, Latacunga, Ecuador.

Francisco Saúl Alcocer Salazar, Universidad Técnica de Cotopaxi.

Magister en Mecánica Mención en Manufactura, Ingeniero Mecánico, Universidad Técnica de Cotopaxi, Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Aplicadas, Latacunga, Ecuador.

Luis Ángel Coello Tapia, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

Ingeniero Aeronáutico, Tecnólogo en Mecánica Aeronáutica Mención Motores, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica, Latacunga, Ecuador.

Citas

Bercero, J. R. G., HERRERO, S. B., & López, A. M. C. (2010). Introducción al conocimiento de los materiales ya sus aplicaciones. Editorial UNED.

Bahena, P., & Edson, K. (2022). Evaluación del efecto de los tratamientos tí©rmicos sobre la vida a fatiga de aleaciones de aluminio.

Chamola, V., Kotesh, P., Agarwal, A., Gupta, N., & Guizani, M. (2021). A comprehensive review of unmanned aerial vehicle attacks and neutralization techniques. Ad hoc networks, 111, 102324.

Clemente Maestre, J. (2017). Diseño de un sistema de atenuación de vibraciones para una pala de aerogenerador.

Ciancio, P. M., Pico, L. O., & Rossit, C. A. (2010). Incidencia de la conformación anisotrópica de placas rectangulares delgadas sobre las frecuencias naturales de vibración. Mecánica Computacional, 29(5), 343-351.

Flores Santiago, J. (2017). Modelado y control de un cuadrirrotor con un solo motor (Master's thesis, Tesis (MC)--Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN Programa en Sistemas Autónomos de Navegación Aí©rea y Submarina).

Hernández Talavera, A. (2017). Visualización de esfuerzos mediante análisis fotoelástico para perfiles alares tipo GA W-1 y CLARK-Y.

Luccioni, B. M., & Martí­n, P. E. (1997). Modelo elastoplástico para materiales ortótropos.

Mayer, R. I. (2021). Estudio del comportamiento rotodinámico e identificación de falla incipiente en turbomáquinas de centrales nucleares (Doctoral dissertation, Universidad Nacional de Cuyo).

Mieles, Y., & Larríºa, R. (2019). Modelo puntal tensor para un nudo hí­brido viga de hormigón y viga de acero bajo cargas gravitatorias. Revista ingenierí­a de construcción, 34(3), 330-343.

Martí­nez Ruiz, L. (2021). Estudio de viabilidad: oxicombustión con producción de oxí­geno embarcada en aviación general (Doctoral dissertation, Universitat Polití¨cnica de Valí¨ncia).

Oleson, R., & Patrick, H. (1998, June). Small aircraft propeller noise with ducted propeller. In 4th AIAA/CEAS aeroacoustics conference (p. 2284).

Potter, K. (2012). Resin transfer moulding. Springer Science & Business Media.

Santiago, M. O., Marí­n, C. G., & Fernández, J. R. (2003). Los Composites. Caracterí­sticas y aplicaciones en la edificación. Informes de la Construcción, 54(484), 45-62.

Santamaria, J. M. S., Reyes, O. V. M., Vargas, L. E. C., & López, J. G. B. (2021). La importancia de la estructura cristalina de los metales en los procesos mecánicos industriales. Polo del Conocimiento: Revista cientí­fico-profesional, 6(9), 2408-2423.

Zurita-Caisaguano, J. R., Coello-Tapia, L. A., & Jácome-Guevara, F. A. (2022). Análisis sistemático de estructuras de materiales compuestos (carbono-epoxi) tipo sándwich, utilizadas en aplicaciones aeronáuticas. Dominio de las Ciencias, 8(2), 886-906.

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Publicado

2022-10-05

Cómo citar

Arcos Castillo, R. P., Bustillos Escola, D. I., Alcocer Salazar, F. S., & Coello Tapia, L. Ángel. (2022). Diseño estructural de una hélice de materiales compuestos para aeromodelos. Dominio De Las Ciencias, 8(4), 41–58. https://doi.org/10.23857/dc.v8i4.3020

Número

Vol. 8 Núm. 4 (2022): Octubre-Diciembre 2022

Sección

Artí­culos Cientí­ficos

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