Publicaciones



Aerodinámica Compresible Inestacionaria

A. A. Figueroa, G. Weht, C. G. Sacco, S. C. Chan Chang
Resumen
Se desarrolla la implementacion de la formulacion ALE (Arbitrary Lagragian Eulerian) en las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles mediante el metodo de Elementos Finitos. El movimiento de malla se realiza mediante un algoritmo basado en Laplace, resolviendo los desplazamientos para cada grado de libertad. Para integrar en el tiempo se utiliza un algoritmo que mezcla un esquema Adams-Bashforth y Runge Kutta, ambos de alto orden.

Se presentan diversos casos de prueba en dominios bidimensionales, comparando los resultados obtenidos con las soluciones analiticas. Finalmente, se analizan dos casos, una de flujo transonico inestacionario de un perfil NACA 0012 y otra de dos perfiles NACA 0012 en tandem a bajo número de Mach sujetos a un movimiento harmonico.

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Análisis de Recipientes de Presión Bobinados

C. Sacco y A. Liberatto
Resumen
El análisis de recipientes de presión fabricados con material compuesto presenta algunas dificultades debido a la complejidad en la disposición de la fibra, ya que, tanto el Angulo de la fibra como el espesor de las capas varían fuertemente en función de la forma en que se realiza el bobinado.

En este trabajo se presenta un herramienta de análisis de recipientes de presión de dos tipos; el primero de ellos son los tanques denominados Tipo II que presentan un liner metálico reforzado mediante bobinados circunferenciales, mientras que el segundo son tanques denominados como Tipo IV, con un liner plástico, de baja resistencia, completamente bobinados con pasadas helicoidales y circunferenciales.

En el primer caso el liner metálico debe llevarse al rango plástico para producir lo que se denomina el auto-zunchado, mientras que en el segundo caso se trabaja siempre en el rango elástico del material.

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Aplicación de Diferentes Estrategias de Control para una Veleta

A. Liberatto y G. Scarpin
Resumen
Desde hace varios años se estudian diferentes formas de controlar vehículos aerodinámicamente inestables. Con este propósito se ha pensado en el control de un sistema simple formado por una veleta dispuesta en posición invertida que debe ser estabilizada en su punto de equilibrio inestable. Se trata de una variante del clásico problema del péndulo invertido, en el que las fuerzas aplicadas son de origen aerodinámico y el punto de pivote no se desplaza.

El trabajo aborda el diseño y realización de tres controladores para estabilizar la planta, a saber: un controlador proporcional-integral-derivativo (PID), un controlador difuso y uno adaptivo.

Se plantean las especificaciones de desempeño, se modela la planta y se realiza la simulación del sistema sujeto a las órdenes de cada algoritmo de control. Las tres técnicas se aplican sobre un prototipo de laboratorio implementando los algoritmos en plataforma PC.

Finalmente se comparan las mediciones obtenidas con los resultados generados en las simulaciones.

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Cálculo Estructural de Pala de Generador Eólico de Baja Potencia para Zonas de Vientos Leves

A. Liberatto y G. Jeandrevin
Resumen
En este trabajo se presenta el análisis estructural de la pala de un aerogenerador construida en material compuesto. Los elementos estructurales se diseñan en respuesta a los requerimientos de la regulación internacional IEC 61400-2. El estudio se realiza sobre un modelo de elementos finitos construido a partir de la geometría de la pala.

Aplicadas las cargas previstas por la norma y asignadas las condiciones de apoyo, se estima la distribución de tensiones actuantes realizando un análisis estático lineal. Los resultados generados, junto a las propiedades mecánicas de los materiales utilizados, se emplean en el cálculo de índices de falla, permitiendo decidir sobre la integridad estructural de la configuración propuesta y el cumplimiento con el estándar.

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Desarrollo de un Simulador de Vuelo de Seis Grados de Libertad del FMA IA-63 Pampa

E. Malamud y G. Scarpin
Resumen
En este trabajo se aborda el desarrollo de un simulador de vuelo de seis grados de libertad del FMA IA-63 Pampa, desde el desarrollo teórico de las ecuaciones de movimiento y el modelado matemático del avión, hasta su implementación contando con una interfaz gráfica y capacidad de interacción en tiempo real. Las ecuaciones de movimiento desarrolladas corresponden a ecuaciones de cuerpo rígido en 3 dimensiones con los 6 grados de libertad, considerando Tierra plana, incorporando efectos de cuerpos rotantes fijos al avión de velocidad angular variable y el modelado lineal de fuerzas aerodinámicas inestacionarias. El modelado matemático del avión comprende sus propiedades másicas, propulsivas, aerodinámicas y sus comandos de vuelo con mayor énfasis en el modelado aerodinámico.

El modelo másico tiene en cuenta la masa y el tensor de inercia en función de la cantidad de combustible. El modelado del sistema propulsivo consta de un modelo dinámico y de un modelo de performances que describe el empuje y el consumo de combustible en función del nivel de potencia seleccionado, la altitud de vuelo y el número de Mach de vuelo. El modelo aerodinámico está compuesto por tablas de datos interpoladas que modelan los coeficientes aerodinámicos estacionarios y los coeficientes aerodinámicos inestacionarios más importantes, en general en función del número de Mach de vuelo, ángulo de ataque, ángulo de deslizamiento, y deflexiones de las superficies de control.

Además cuenta con coeficientes de corrección debido a elasticidad estructural en función del número de Mach de vuelo. El modelado de los comandos del avión comprende el modelado simplificado de las relaciones de transmisión entre comandos y superficies de control y la cinemática en el dominio temporal de las mismas mediante modelos diferenciales de segundo orden. La implementación del simulador de vuelo en un programa de C++ ejecutable sobre el sistema operativo Windows comprende el desarrollo del núcleo de resolución numérica de las ecuaciones de vuelo utilizando el método de Runge-Kutta de 4to orden, la implementación del modelo aerodinámico y métodos recursivos de interpolación lineal multidimensional, desarrollo de una interfaz gráfica simple utilizando OpenGL y de la aplicación de métodos de control de simulación para permitir simulaciones en tiempo real con interacción de uno o más usuarios.

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Determinación de la Nucleación de Grietas por Fatiga en Componentes de Aeronaves

A. Liberatto, A. Tonin, y M. Zabala
Resumen
Este trabajo se desarrolla en base a una falla estructural detectada en una aeronave agrícola durante la ejecución rutinaria de tareas de mantenimiento. En la platabanda inferior del larguero principal, se encontraron grietas que nuclearon en la pared interna de los agujeros donde se alojan los bulones que constituyen los elementos de unión de las semi-alas. Con el propósito de evaluar el diseño, descubrir potenciales regiones de acumulación de daño y estimar el número de ciclos de carga aplicables hasta la iniciación de algún defecto, se realiza un estudio sobre el probable mecanismo de nucleación, se define una metodología de análisis, se estipula un perfil de misión “típico” y su espectro de cargas, se calculan tensiones y deformaciones actuantes y se estima la vida a fatiga de los elementos componentes. Las tensiones actuantes en la región de interés resultan en estados multiaxiales y no proporcionales, por lo que, para el análisis de durabilidad, se recurre a una aproximación strain-life de plano crítico.

Los resultados permiten identificar aquellas regiones de la unión del ala con mayor probabilidad de acumulación de daño y consecuente nucleación de grietas por fatiga, prever sus orientaciones, seleccionar métodos de inspección y estimar tiempos para la adición de eventuales inspecciones al plan de mantenimiento.

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Estática Aplicada

A. Bazán y G. Jeandrevin

El texto desarrolla los contenidos de la asignatura, Estática (tercer año de la carrera Mecánica Aeronáutica.), con aplicaciones a la Ingeniería Aeronáutica.


Fabricación de Pala de Generador Eólico de Baja Potencia para Zonas de Vientos Leves

E. Peralta Porcel, C. Gomez Valdez y G. Jeandrevin
Resumen
En este trabajo se presenta el proceso fabricación de la pala de un generador eólico utilizando materiales compuestos. El método se basa en el empleo de un molde abierto construido a partir de un modelo patrón que reproduce el extradós y el intradós. Se describe también la construcción del modelo patrón, la obtención de las matrices y el proceso de laminado de la pala propiamente dicha.
Se explica el armado de los elementos de refuerzo y se detallan las tareas de ajuste necesarias.

Finalmente se presenta la secuencia de armado y los procedimientos de acabado superficial empleados. El producto obtenido con el proceso descrito es una pieza que cumple con las dimensiones de plano, es decir, no presenta distorsiones geométricas apreciables, y presenta buena terminación superficial.

Esto convierte al método de fabricación en adecuado para la fabricación de palas para aerogeneradores pequeños.

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Implementación de Código CFD Paralelo para Flujo Compresible

S. C. Chan Chang y G. Weht, M. Montes
Resumen
Se presentan implementaciones de códigos paralelos para la solución de las ecuaciones de Euler para flujo compresible aplicado a dominios bidimensionales. Las ecuaciones se discretizan espacialmente mediante el método de los elementos finitos. Para la  discretización temporal se utilizan esquemas combinados de Adams-Bashforth y Runge-Kutta.
Se estudian implementaciones usando OpenMP y CUDA y se presentan las erformances obtenidas y se exponen las dificultades encontradas.

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Resistencia de Materiales

A. Bazán y G. Jeandrevin

El texto desarrolla los contenidos de la asignatura, Resistencia de Materiales (tercer año de la carrera Mecánica Aeronáutica.), con aplicaciones a la Ingeniería Aeronáutica.


Sistema de Guiado para un Vehículo Aéreo No Tripulado

D. Llorens, S. Reynoso y G. Scarpin
Resumen
Se presenta el desarrollo de un sistema de control que permite ajustar la altura de vuelo y el rumbo de un vehículo aéreo no tripulado. El trabajo realizado está orientado al desarrollo de algoritmos de control utilizando una placa con microcontrolador para autopiloto open source. El sistema de control de vuelo posee dos lazos independientes: uno para la altura y otro para el rumbo, que utilizan una arquitectura clásica basada en controladores PI. Las ganancias se determinaron, inicialmente, mediante el análisis de un modelo teórico del sistema de control y la planta y luego se corrigieron mediante ensayos en vuelo.

Se presentan los resultados experimentales de los ensayos del sistema de control de vuelo usando un vehículo aéreo de pequeñas dimensiones.

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Validación de Metodología CFD para Simulación de Dispositivos Hipersustentadores Según el 1st AIAA CFD High Lift Prediction Workshop

E. González García, C. Sacco y G. Weht
Resumen
La complejidad aerodinámica de las aeronaves exige que las simulaciones mediante mecánica de fluidos computacional (CFD), que complementan a los ensayos en túnel, sean realizadas bajo estrictas prácticas que aseguren la calidad de los resultados. En el presente trabajo se resumen los esfuerzos por validar la metodología utilizada por el equipo de CFD del Instituto Universitario Aeronáutico usando como referencia la geometría y ensayos de túnel de viento de un workshop internacional sobre predicción aerodinámica en dispositivos hiper-sustentadores.