PROXECTO ARGONAUT: Deseño conceptual dun dron para a exploración de Titán
Autoría | David Pérez Tavernier |
Data de defensa | 26/06/2020 |
Titulación | Grao en Enxeñaría Aeroespacial |
Centro | Escola de Enxeñaría Aeronáutica e do Espazo |
Dirección |
Titoría: Carlos Ulloa Sande Cotitoría: Fermín Navarro Medina |
Tribunal |
Presidencia: María Beatriz Guitián Saco Secretaría: Guillermo David Rey González Vogalía: Diego Carou Porto |
Resumo | Titán é o satélite máis grande de Saturno e contén unha atmosfera densa e fría, -180°C, rica en complexos compostos de hidrocarburos. Crese que presenta un ciclo como o da auga da Terra, salvo que baseado no metano; o seu relevo presenta erosión, con zonas de dunas, i existen teorías sobre criovulcanismo e a posibilidade da existencia dun mar subterráneo de amoníaco ou hidrocarburos, ademais dos que poboan a súa superficie. Por estes motivos Titán se presenta coma un dos corpos celestes con máis posibilidades de albergar vida. Os obxectivos do estudo se resumen en deseñar un dron voador para a densa atmosfera de Titán que sexa capaz de desentrañar estes misterios mediante o análises dos seus diferentes ambientes. Para este fin, conta con numerosos instrumentos científicos con capacidade para medir propiedades atmosféricas e composición de gases, campo magnético, composición de sólidos, relevo e capas internas do solo, fenómenos meteorolóxicos, e propiedades e composición de líquidos. A duración da fase de exploración estímase en 3 anos, e o dron pode operar durante este tempo mediante o uso de dous MMRTG, realizando numerosos experimentos en diferentes emprazamentos en terra, mediante voos con despegue e aterraxe verticais, para finalizar a súa misión flotando en Kraken Mare, onde estudará as propiedades de dito mar. O deseño do fuselaxe do dron se realizou mediante o uso iterativo de Xflr5 e con cálculos aerodinámicos e de resistencia de materiais adicionais que se empregaron para elaborar un deseño CAD en SolidWorks 2016 do dron completo. Comezouse pola selección de perfís para as diferentes rexión da a voante, ao mesmo tempo xa se iniciara o proceso de selección de compoñentes. Con isto se obtivo un peso aproximado de 350 kg do aparato de 8 m de envergadura, o que permitiu realizar dúas iteracións ao proceso de deseño completo da a voante nos que se seleccionou o twist, o sweep, os winglets, os cales houbo que deseñar, e máis o dihedral, o cal foi acompañado dun estudo de estabilidade completo do Argonaut para a súa selección. A continuación, se calcularon as propiedades de cada un dos seis modos de voo dos que dispón o dron, o que implicou o deseño das súas hélices, para os que se empregou a tería de cantidade de movemento da a rotatoria e cálculos de mecánica do voo. Con estes valores ideáronse e calculáronse numerosos modos de consumo para a misión, en función do ambiente a estudar, os equipos empregados e o modo de voo. Adicionalmente, se realizou o deseño conceptual das fases a misión, as cales inclúen deseños complementarios coma o dun sistema de pregado e despregue para o dron, un escudo térmico para a entrada, un paracaídas para o descenso, o subsistema térmico do dron, un voo estandarizado cunha autonomía de 185 km para o 75% do consumo das baterías e un estudio de verificación da fase de flotación final do Argonaut. |