Diseño, estudio y fabricación de ala para vehículo aéreo no tripulado

Abstract

Este proyecto tiene como finalidad optimizar el rendimiento de una aeronave de pequeñas dimensiones a través de la reducción de su peso. Para alcanzar este objetivo, se propone reemplazar una pieza original del vehículo aéreo por otra elaborada con materiales compuestos y evaluar, también, la viabilidad del método de fabricación. El vehículo aéreo inicial se fabricó con impresión 3D, se armó y se examinaron sus componentes y características. Con el propósito de validar la propuesta, se seleccionó un ala del avión para un análisis detallado. El ala original del modelo X-100 Infinity Wing V2 se produjo mediante impresión 3D según las especificaciones del diseñador y se elaboró un modelado computacional para estudiar su respuesta mecánica. Se ejecutaron ensayos de laboratorio para determinar las propiedades mecánicas del material constitutivo base (Ácido Poliláctico - PLA). Las pruebas de tracción se realizaron en una máquina Instron 3369 con probetas impresas en 3D de distintas orientaciones. Los datos recolectados permitieron caracterizar las propiedades mecánicas del material y alimentar los modelos computacionales. El ala optimizada propuesta conserva la geometría externa de la original, pero su estructura interna se rediseñó. Se fabricó con material compuesto de fibra de vidrio y resina poliéster. Mediante el análisis de elementos finitos, se evaluó la respuesta mecánica de ambas alas ante diversos esfuerzos. Los datos obtenidos facilitaron información sobre la resistencia mecánica y la capacidad del avión completo para soportar cargas (en términos de g) con cada tipo de ala. A continuación, se fabricó la pieza optimizada en material compuesto. A partir del modelo 3D y con un software CAD, se diseñaron moldes internos descartables. También se construyó el larguero principal que atraviesa el centro del componente. El molde, junto con el miembro estructural longitudinal, se recubrió con fibra de vidrio y se colocó en una membrana flexible bajo vacío. La resina poliéster circuló a través del ala y se dejó curar. Una vez concluido el proceso, el molde interno se extrajo mecánicamente, lo que dejó solo la pieza terminada de material compuesto.