Dpto. de Mecánica Aeronáutica

 Proyectos Académicos


Paracaídas Comando AutónomoEnergía Eólica UAV SolarGVACFDMicro turboreactor – NémesisAula CIMNEProyectos vinculados a la defensa


Paracaídas Comandado Autónomo para Entrega de Cargas

Áreas de Desarrollo

  • Navegación, Guiado & Control
  • Software de Abordo & de Tierra
  • Comunicaciones
  • Sistemas Mecánicos

Antecedentes

La entrega de cargas empleando paracaídas es una práctica ampliamente utilizada desde la Segunda Guerra Mundial. En nuestro país, el Ejército realiza con regularidad el lanzamiento de cargas en paracaídas a las que clasifica como: cargas pesadas (superiores 1 tonelada) y cargas de acompañamiento (aproximadamente de 100 kg).

Actualmente hay dos situaciones en las que se realizan este tipo de tareas: ayuda humanitaria y ejercicios militares.

En lo que se refiere a las misiones de ayuda, cada año se hacen llegar víveres y otros elementos a personas en situación de aislamiento producida por inundaciones (islas del Paraná, norte de Formosa y pequeñas aldeas en regiones selváticas del noroeste Argentino y sur de Bolivia) y se brinda apoyo al Plan Nacional de Manejo del Fuego, asistiendo a rescatistas mediante el envío de agua, equipos y medicamentos a regiones anegadas por el fuego (Bariloche, Córdoba, San Martín de los Andes y Rosario-Victoria). También son regulares los lanzamientos de ciertos tipos de cargas en la Antártida. En cuales quiera de los casos, el envío de cargas a los múltiples destinos, requiere sobrevolar cada región y/o realizar un sin número de viajes desde la base de operaciones hasta cada destino.

En relación a los ejercicios militares, una de las prácticas habituales consiste en el lanzamiento de una carga principal, cargas de acompañamiento y de paracaidistas. Una vez en tierra, el dispositivo de la carga principal debe ser armado, preparado y puesto en operación. Resulta improbable que las cargas lanzadas por separado concurran a un mismo punto de destino. Esto implica demoras para reagruparlas antes de su montaje, además de la franca exposición de la aeronave que, en un lanzamiento de este tipo, a fin de conseguir precisión razonable en la entrega, se realiza a baja altura (menos de 600 metros), lo que significa que el avión sobrevuela la región de destino (probablemente hostil).

Existen actualmente estudios, elementos tecnológicos y productos comerciales que permiten desarrollar sistemas autónomos que, lanzados desde cierta posición y altitud, pueden hacer llegar una carga dada a punto de destino preestablecido, por ejemplo, mediante coordenadas GPS.

También existen, a nivel internacional, productos comerciales completos y específicos para este tipo de actividad.

Con un equipo de este tipo, no resultaría necesario volar a baja altura y sería posible realizar el lanzamiento desde una distancia lejana a una región de destino. También permitiría colocar a todas las cargas en un único punto (dentro de cierto radio) o entregar cargas a múltiples y diferentes puntos de destino lanzándolas desde una única aeronave y, dependiendo del caso, quizás en un único viaje.

Nuestra Propuesta

Si bien el mercado internacional ofrece desde hace tiempo este tipo de productos (y los hay desde los más pequeños hasta capaces de transportar importantes cargas), surge la iniciativa de realizar un desarrollo local para un dispositivo autónomo que, mediante el empleo de un paracaídas comandado, permita realizar la entrega de cargas con precisión en ejercicios militares, situaciones de aislamiento producidas por inundaciones, lucha contra el fuego y ayuda humanitaria, entre otros.

La propuesta es diseñar, construir y evaluar un demostrador de tecnología (prototipo de paracaídas comandado de pequeñas dimensiones) para estudiar su comportamiento, generar modelos matemáticos, realizar mediciones experimentales y estudiar estrategias de guiado en pos de garantizar la entrega y maximizar la precisión en el arribo.

Finalmente, realizar todos los estudios de ingeniería necesarios para desarrollar un sistema análogo a mayor escala, capaz de entregar una carga útil de 100 kg que pueda ser utilizado por la Fuerza Aérea, la Secretaría de Medio Ambiente o el Ejército, entre otros.

Características Generales del Producto Final

  • Carga útil de 100 Kg
  • Paracaídas comandado de alta prestación de 7 celdas ( para 150 Kg)
  • Alcance superior a 20 Km, dependiendo de la altitud de lanzamiento y de las condiciones ambientales
  • Sistema autónomo, no tripulado, con navegación basada en GPS
  • Entrega de cargas en lugares de difícil acceso
  • Lanzamientos diurnos y nocturnos
  • Menor riesgo que en lanzamientos a baja altura
  • Múltiples cargas a múltiples destinos desde un mismo punto de lanzamiento
  • Software de estación terrena multiplataforma para seguimiento de cargas desde PC, tablet y/o teléfono móvil
  • Sistema de bajo costo, relativo al costo de la carga útil

Financiación

Proyecto financiado por el Ministerio de Defensa de la Nación
Áreas de Interés: Sistemas no Tripulados & Navegación, Guiado y Control
Número de orden: PIDDEF 038/14
Fecha de inicio: marzo de 2016
Duración: 24 meses

Equipo Técnico

Ing. Andrés Liberatto
Ing. Diego Llorens
Ing. Germán Weht
Ing. Esteban Gonzalez
Ing. Juan Jromei
Msc. Griselda Jeandrevin
Ing. Pablo Sonna
Ing. Luis Bernardi
Ing. Mario D’Errico
Dr.  Carlos Sacco

Estado de Avance del Proyecto

Etapa 1: (Inicio: marzo 2016 a julio de 2017)

Entregables: 95%
Desarrollo de actividades: 85%
Fondos ejecutados:  50%

Etapa 2: (Inicio: julio de 2017 a julio de 2018)
Entregables: 0%
Desarrollo de actividades: 0%
Fondos ejecutados: (No asignados)

Proyectos Complementarios

  • “Diseño de una Estación de Control de Múltiples Paracaídas Comandados Autónomos”, Instituto Universitario Aeronáutico & Ascentio Technologies. Financiamiento de Fase Cero (FFC), Fundación Sadosky, 2017.
  • “Simulador de Sistemas de Paracaídas Autónomos (SPA)”, Fundación CIMNE Latinoamérica & Instituto Universitario Aeronáutico, 2017.
  • “Software para Estación Terrena Multiplataforma”, Departamento Informática – Facultad de Ingeniería, IUA, 2017. Trabajo de apoyo técnico al proyecto PIDDEF 038/14.
  • “Diseño y desarrollo de Autopiloto de paracaídas implementado en Computadora Industrial Abierta Argentina (CIAA)”, Cristian Alberoni, 2016, Departamento Electrónica y Telecomunicaciones – Facultad de Ingeniería, IUA. Tutor: Ing. J. Fernandez. Trabajo Final de Grado orientado a adaptar la Computadora Industrial Abierta Argentina (CIAA) como auto-piloto del paracaídas comandado autónomo para entrega de cargas de 100 Kg.
  • “Vehículo Aéreo No Tripulado Lanzador de Paracaídas”, G. Dedominici, M. Dedominici & M. Racca, 2016, Departamento Mecánica Aeronáutica – Facultad de Ingeniería, IUA. Tutor: Msc. Ing. G. Jeandrevin. Este Trabajo Final de Grado consiste en el diseño, cálculo y fabricación de un robot aéreo, destinado a lanzar una carga en vuelo, con peso y dimensiones preestablecidas.

Participación en Exposiciones

  • Participación con stand en el evento “Expotrónica”, 09 al 11 de junio de 2016, Predio Ferial Córdoba.
  • Participación con stand en el evento “Jornadas Internacionales de Asistencia Humanitaria y Sector Privado”, 26 al 28 de septiembre de 2016, Hotel Holiday Inn Córdoba.

 

Trabajos Complementarios Realizados por Estudiantes

  • Control de Velocidad de Descenso Mediante Técnicas de Control Clásico, J. Bessone, J. Palacios, N. Fragueiro & J. Villareal, 2016, Trabajo en el marco de la asignatura Control – Carrera: Ingeniería Aeronáutica. Tutor: Ing. Andrés Liberatto.
  • Control de Velocidad de Cambio de Rumbo Mediante Técnicas de Control Clásico, V. Guisbert, A. Pessano & G. Longo, 2016, Trabajo en el marco de la asignatura Control – Carrera: Ingeniería Aeronáutica. Tutor: Ing. Andrés Liberatto.
  •  Control de Rumbo Mediante Técnicas de Control Clásico, M. Bonetto, J. Rivarosa, L. Bovaglio, 2016, Trabajo en el marco de la asignatura Control – Carrera: Ingeniería Aeronáutica. Tutor: Ing. Andrés Liberatto.

Información de Contacto

E-mail: pca-dma@iua.edu.ar
Tel: +(54)(351)4435000 (Int: 34428/34454)
Departamento Mecánica Aeronáutica
IUA – Facultad de Ingeniería
Av. Fuerza Aérea Argentina 6500
X5010JMX – Córdoba


Energía Eólica

Proyecto PIDDEF 040/11, financiado por el Ministerio de Defensa, destinado al estudio de generadores eólicos a ser empleados en zonas
con condiciones climáticas extremas.


UAV Solar

Proyecto PIDDEF 014/10, financiado por el Ministerio de Defensa,  destinado al desarrollo tecnológico de un vehículo aéreo no tripulado de gran autonomía propulsado por energía solar.  Se aprovecha la experiencia en diseño de UAV desarrollada en anteriores proyectos.


GVA – Guiado de Vehículos Autónomo

Proyecto PIDDEF 018/10, financiado por el Ministerio de Defensa, desarrollado en paralelo al proyecto de UAV, destinado al diseño de un sistema de vuelo automático. Se aprovecha la experiencia en guiado y control desarrollada en anteriores proyectos.

imagen Vehículos Autónomos imagen Vehículos Autónomos
grafico Vehículos Autónomos grafico Vehículos Autónomos
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Esta área de investigación se encuentra orientada al estudio y desarrollo de sistemas de control para vehículos aéreos. Actualmente se está implementando un sistema de piloto automático para un vehículo aéreo no tripulado que pueda realizar de manera autónoma las tareas de navegación, despegue y aterrizaje.

Entre las actividades que se desarrollan se encuentran las siguientes: modelado de la planta, diseño y análisis teórico del sistema de control utilizando herramientas computacionales, implementación del sistema usando microcontroladores y prueba experimental del mismo en vuelo, contraste de resultados teóricos y experimentales.
Se prevé la participación de estudiantes en diferentes áreas del proyecto para consolidar su formación académica en áreas específicas del conocimiento. Resumen del Proyecto >>

Integrantes:

  • Ing. Diego Llorens
  • Ing. Santiago Reynoso
  • Ing. Gustavo Scarpin

CFD Compresible – Aerodinámica de Flujo Compresible

 

Introducción

Los problemas de análisis y de diseño en ingeniería que requieren de la determinación del comportamiento del fluido en regímenes de flujo compresible, tanto en flujo interno como externo e involucrando geometrías complejas abarcan un enorme rango de aplicaciones.

En flujo interno, el mayor campo de interés se da en el análisis y diseño de compresores transónicos y supersónicos. En flujo externo, el área de interés es muy amplia y abarca aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, en flujo transónico, supersónico e hipersónico.

El Método de Elementos Finitos es utilizado en problemas gobernados por sistemas de ecuaciones no lineales, como es el caso del movimiento fluido en regímenes de flujo compresible viscoso. Las ecuaciones son conocidas como las ecuaciones de Navier-Stokes (NS) de la dinámica de los gases.

Dentro de los puntos más destacados que se deberán tratar se encuentra la transferencia de calor (interacción entre el fluido y la estructura), reacciones químicas, combustión y movimiento de mallas y remallados adaptativos para las simulaciones dinámicas.

En los últimos 10 años el Instituto Universitario Aeronáutico (IUA) ha venido trabajando intensamente en el desarrollo de software de simulación aplicables a problemas de ingeniería. Como resultado de estos trabajos, la institución cuenta con software de cálculo en diversas áreas como transferencia de calor, cálculo de estructuras, electromagnetismo y mecánica de fluidos. Estos desarrollos le han permitido al IUA encarar numerosos trabajos de investigación y desarrollo destinados a la industria y a la defensa.

Objetivos

Generales

Iniciar un grupo de investigación y desarrollo en métodos numéricos discretos basados en las ecuaciones de Navier Stokes para el tratamiento de problemas en mecánica de fluidos compresibles. Participar en la formación de recursos humanos en está área de investigación y desarrollo.

Específicos

Obtener una herramienta de simulación de situaciones complejas de aerodinámica y dinámica del vuelo, en condiciones de flujo compresible con capacidades multifísica. En una primera instancia se analizarán problemas no viscosos (Ecuaciones de Euler) sin transferencia de calor, y en segunda instancia flujos viscosos con aplicaciones multifísica.

Integrantes

  • Dr. Carlos Sacco
  • Ing. Germán Weht
  • Agustín Alejandro Figueroa (Estudiante)

Trabajos y Publicaciones en congresos

  • G. Weht, J. P. Giovacchini, C. Sacco, M. A. D’Errico, “MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS EN MALLAS NO ESTRUCTURADAS APLICADO A FLUJO COMPRESIBLE”. 2° Congreso Argentino de Ingeniería Aeronáutica, Córdoba, Noviembre 2010.  + info >>
  • G. Weht, J. P. Giovacchini, C. Sacco, M. A. D’Errico, ”MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS APLICADO A FLUJO COMPRESIBLE CON GAS EN EQUILIBRIO” ENIEF 1-4 de Noviembre 2011, Rosario, Argentina. + info >>
  • G. Weht, C. Sacco, M. A. D’Errico, “RESOLUCIÓN DE LA ECUACIONES DE EULER COMPRESIBLES MEDIANTE EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS” MECOM 13-16 de Noviembre 2012, Salta, Argentina. + info >>

Trabajos de Extensión

Determinación de los parámetros aerodinámicos de un proyectil.


Micro Turborreactor

Proyecto PIDDEF 020/10, financiado por el Ministerio de Defensa,  destinado al desarrollo tecnológico de un motor de turbina de gas de 50 daN de empuje.  Se trata de la continuación tecnológica de un anterior proyecto PAE 22856 financiado por la ANPCyT.


Aula CIMNE

El Aula CIMNE forma parte de la red de aulas CIMNE del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, de Cataluña, España. Tiene como objetivos impulsar la formación, el desarrollo, la difusión y las aplicaciones de los métodos numéricos en ingeniería. En particular, en ella se aplican y desarrollan métodos numéricos para el análisis y diseño de estructuras, problemas de dinámica de los fluidos y otras actividades relacionadas con la docencia de dichos métodos, aplicados especialmente a problemas en el campo aeroespacial.

Asimismo, dicha Aula tiene como misión la búsqueda de financiación, desarrollo e innovación financiado por empresas y/o a través de programas y convocatorias nacionales e internacionales.


Proyectos Vinculados a la Defensa

La pertenencia del IUA a la FAA y al Ministerio de Defensa fundamenta la participación del DMA en diversos proyectos vinculados con la Defensa Nacional.