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Title: Diseño y construcción de una turbina con aire de impacto para un vehículo aéreo no tripulado de alas fijas
Authors: Berrazueta Jaramillo, Mathiu Fernando
Keywords: MECÁNICA
Issue Date: 4-Dec-2020
Publisher: Quito, 2020.
Citation: Berrazueta Jaramillo, M. F. (2020). Diseño y construcción de una turbina con aire de impacto para un vehículo aéreo no tripulado de alas fijas. 68 hojas. Quito : EPN.
Abstract: Ran air turbine (RAT) have been studied as auxiliary power units for civil aircraft; however, its use in small unmanned aerial vehicles (UAV) has not been studied in depth. The present manuscript proposes the implementation of a RAT in UAVs as an auxiliary source of energy, the turbine is coupled to the shaft of the electric generator with which the energy of the wind can be converted into electrical energy to feed the components of the UAV. For this purpose, the BEM (Blade Element Momentum) theory was applied to define the geometry of the turbine blades and the power it generates. Then, CFD simulations were carried out where it was possible to visualize the wake wind speed, the pressure field on the turbine blades and the power generated at different wind speeds; Finally, the turbine was built using 3D printing and a generator was attached to it to carry out tests in the wind tunnel, thus validating the methodology developed. It was determined that the designed RAT provides approximately 24[V] when the wind hits it at 17.5[m/s], energy that can potentially power the elements that make up the UAV.
Description: Las turbinas con aire de impacto (RAT) han sido estudiadas como unidades de potencia auxiliar para aeronaves civiles; sin embargo, su uso en pequeños vehículos aéreos no tripulados (UAV), no ha sido estudiado en profundidad. El presente manuscrito se propone la implementación de una RAT en UAVs como una fuente auxiliar de energía, la turbina se encuentra acoplada al eje del generador eléctrico con lo que se puede convertir la energía del viento en energía eléctrica para alimentar a los componentes del UAV. Para este propósito, se aplicó la teoría BEM (Blade Element Momentum) para definir la geometría de las aspas de la turbina y la potencia que genera. Luego, se realizaron simulaciones CFD donde se pudo visualizar la velocidad de viento en estela, el campo de presiones sobre las aspas de la turbina y la potencia generada a diferentes velocidades de viento; Finalmente, se construyó la turbina mediante impresión 3D y se le acopló un generador para realizar pruebas en el túnel de viento, con lo que se validó la metodología desarrollada. Se determinó que la RAT diseñada proporciona aproximadamente 24[V] cuando el viento incide sobre esta a 17.5[m/s], energía que puede usarse potencialmente para alimentar a los elementos que componen el UAV.
Appears in Collections:Tesis Mecánica (IM)

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