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Un nuevo diseño en aeronaves para el transporte de personas o cargas con más alcance

Diseño de tres alas unidas con propulsión eléctrica – Taupe

Carlos César Manterola Ottonello. Ingeniero Aeronáutico. Colegiado Nº 4141 del Colegio Oficial de Ingenieros Aeronauticos de España (Coiae)22/10/2018
Taupe es un proyecto de aeronave monoplaza de tres alas unidas (o convergentes) con propulsión eléctrica, que presenta ciertas ventajas con respecto a una aeronave convencional: mayor rigidez estructural, menor tamaño y envergadura, menor resistencia aerodinámica, mayor maniobrabilidad y estabilidad, menor coste de operación y fabricación, y más ecológica. Un nuevo diseño en aeronaves, aplicable tanto al ámbito civil como militar, para el transporte de personas o cargas con más alcance, maniobrabilidad y más económica.

El diseño (propiedad del autor) es un conjunto de tres (3) alas con placas marginales, es decir, un ‘conjunto de tres alas unidas con placas marginales (Tau-), monoplaza y con propulsión eléctrica (-pe)’, como se describe a continuación y como se puede ver en la figura A.

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Figura A. Vistas esquemáticas superior, lateral y frontal de la aeronave Taupe.

Descripción del diseño

El diseño (mostrado en la figura A) está constituido por tres alas unidas de la siguiente manera:

  • Ala delantera: formada por la semiala delantera izquierda y la semiala delantera derecha, ambas con diedro y flecha positivos, se ubica en la parte delantera e inferior del fuselaje. En sus puntas de ala se une con las otras dos alas por medio de las placas marginales.
  • Ala central: formada por la semiala central izquierda y la semiala central derecha, se ubica en la zona central y superior del fuselaje. En sus puntas de ala se une con las otras dos alas por medio de las placas marginales. Esta ala central, sin flecha, tiene diedro neutro.
  • Ala trasera: formada por la semiala trasera izquierda y la semiala trasera derecha, ambas con diedro y flecha negativos, se ubica en la parte superior de la deriva. En sus puntas de ala se une con las otras dos alas por medio de las placas marginales.

Los elementos de control elevadores-alerones, se encuentran en dichas alas. Asimismo, como parte del diseño, debemos considerar también los elementos de unión de las tres alas —las placas marginales, el sistema de propulsión eléctrico en la unión del ala trasera-deriva y, por supuesto, el fuselaje-deriva con la ubicación para una persona— y el sistema de tren de aterrizaje. Este último está constituido por una rueda central y otra delantera con apoyos en las placas marginales.

Para facilitar la visualización del mencionado diseño, se adjuntan fotografías de la maqueta de un diseño previo al Taupe (figuras B, C y D).

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Figura B. Fotografía A de diseño previo a la aeronave Taupe.
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Figura C. Fotografía B de diseño previo a la aeronave Taupe.
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Figura D. Fotografía C de diseño previo a la aeronave Taupe.

Motivación del diseño

Concebido hace varios años, el diseño conceptual de Tres Alas Unidas (TAU) llevó al diseñador a estudiar, desarrollar y evaluar las ventajas de este concepto frente a diseños convencionales o diseños de biplano de alas unidas (convergentes) o similares.

Previo al diseño Taupe, el diseñador elaboró un aeromodelo de prueba con diseño de Tres Alas Unidas (o convergentes) TAU de 2 metros de envergadura, sobre el concepto de un biplaza, con motor de gasolina, tren de aterrizaje triciclo. Con dicho modelo, demostró las excelentes cualidades de vuelo y la versatilidad del diseño. Si se desea más información, ver contacto al final de este informe.

Existen otros diseños de dos alas unidas y tres alas unidas, pero como base de comparación a fin de determinar las ventajas del Taupe se tomará una aeronave convencional.

A continuación, se detallan las ventajas de este diseño innovador.

A. Mayor rigidez estructural.

B. Ubicación de la plata de potencia eléctrica.

C. Disminución del peso.

D. Placas marginales.

E. Disminución de la resistencia inducida.

F. Disminución de la resistencia de forma.

G. Mayor maniobrabilidad.

H. No tener una entrada en pérdida total.

I. Mayor limpieza aerodinámica.

J. Materiales para la construcción.

K. Aumento del alcance.

L. Ecológico.

Dimensiones

Las dimensiones estimadas de la aeronave son:

  • Envergadura

4 m

  • Altura

1.2 m

  • Longitud

3.4 m

  • Superficie alar

12 m2

  • Potencia planta motora

30 HP (22.400 W)

  • Peso mínimo sin batería

70 kg

  • Peso máximo

240 kg

  • Velocidad de crucero

180 km/h

Etapas de la construcción

La primera etapa es la construcción de un aeromodelo de prueba en escala 1:1. Dicha etapa está en proceso en un 60%.

La segunda etapa es la construcción de la aeronave TAUPE, con la aprobación de aeronave de categoría experimental. El plazo estimado para esta etapa es de 3 años.

Oportunidad de negocio

Indudablemente este diseño es el primer paso a una nueva oportunidad de negocio para aeronaves más ecológicas y con mejores actuaciones.

Actualmente, el diseñador está trabajando en la obtención de capital humano y económico para asociarse y lanzar la construcción, pruebas, aprobación por parte de las Autoridades Aeronáuticas y venta de la aeronave.

Si bien el diseño está definido, se considera esencial involucrar a las universidades afines y a organismos estatales o privados en I+D+i en áreas como: baterías, motores eléctricos, madera de kiri en la aeronáutica, y otros.

Futuro de la aviación

Las ventajas del Triplano de Alas Unidas (TAU) o de los Box Wings sobre los diseños convencionales abren un nuevo camino en la aeronáutica, por lo que se puede afirmar que en las próximas décadas se desarrollarán aeronaves de Alas Unidas o Convergentes como el TAU. Asimismo, la investigación actual tanto en propulsión eléctrica (celdas, baterías, motores eléctricos) y materiales compuestos aportará relevantes innovaciones en el desarrollo de estas aeronaves.

Conclusiones

Este diseño es la primera fase de un nuevo camino en la aviación que generará nuevos diseños sobre este concepto de TAU con potencia eléctrica.

Agradecimientos

Agradezco al Coiae que me permita participar en este concurso sobre innovación compitiendo con otros colegas que aportarán excelentes diseños.

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