Curso de Drones - Unmanned Aerial Systems
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Bienvenido al Curso de Drones - UAS - Unmanned Aerial Systems.
En este curso usted aprenderá la Física del vuelo, la legislación aplicada a las aeronaves no tripuladas, aspectos prácticos del uso del control remoto, sensores (payloads) y diversas aplicaciones profesionales tales como búsqueda y detección de personas perdidas, monitorización de agrupaciones de seres vivos, topografía, etc. Además, se incluye un dron E88 como parte del curso para poder filmar la evidencia de la evaluación final.
Clase 1:
La Física del Vuelo - Ing. Jorge Reyes
Para entender la aerodinámica del vuelo, previamente debemos definir los siguientes términos:
i) Sección transversal: Es la proyección del volumen de un objeto sobre la superfcie de interés. Por ejemplo, en el caso de un ser humano la sección transversal horizontal corresponderá, en esencia, a las plantas de los pies, mientras que la sección transversal frontal, corresponderá a la superficie ocupada por la persona.vista de frente.
La sección transversal se mide en metros cuadrados.
ii) Presión: fuerza por unidad de área. Es decir, Presión = F/A
La fuerza se mide en Newton, el área en metros cuadrados y la presión en Pascales.
iii) Presión cinética o dinámica (Pk): En el contexto de la aerodinámica, Pk es la presión que surge de las colisiones entre la superficie del dron y las partículas de aire. Para ésto se requiere cierta velocidad relativa entre el dron y el aire (por eso los aviones al despegar primero corren por la pista, para aumentar el valor
de Pk)
La fórmula es: Pk = rv2/2
Donde:
PK = Presón cinética
r = densidad del aire (aproximadamente igual a 1200 kg/m3)
v = Rapidez relativa del aire respeco del dron.
La presión cinética se mide en Pascales.
El movimiento de una aeronave dependerá del efecto combinado de cuatro fuerzas:
i) El peso de la aronave (W o Weight): es una fuerza que apunta hacia abajo y cuya magnitud se calcula multiplicando la masa de la aeronave (m) por la aceleración de gravedad (g).
Es decir: P = m x g = 9.81 x m
ii) La fuerza de sustentación (L o Lift): es la fuerza de ascenso que hace factible el vuelo. Esta fuerza apunta hacia arriba y su valor es una fracción F del peso.
Es decir: L = F x P
El valor de F se controla con la palanca izquierda del control remoto del dron (Hacia arriba F aumenta y hacia abajo F disminuye)
Si F es mayor que 1, el dron ascenderá acelerando.
Si F es igual a 1, el dron estará estable a una altura determinada (o presentará una pequeña deriva y se desplazará verticalmente con una velocidad constante)
Si F es menor que 1, el dron se encontrará en descenso (estará aterrizando).
iii) El empuje (T o Thrust): Es una fuerza horizontal que apunta hacia "adelante" (en el sentido en el cual el dron se desplaza horizontalmente).
La fuerza de empuje depende de la presión cinética, de acuerdo con la siguiente fórmula:
T =
CT AT Pk
Donde
T = Fuerza de empuje
CT = Factor de corrección de empuje aerodinámico (adimensional)
AT = Ärea del dron expuesta al empuje (en metros cuadrados)
Pk =
Presión cinética (en Pascales)
iv) La fuerza de resistencia o arrastre (D o Drag): Es la fuerza de fricción con el aire. La dirección de esta fuerza es horizontal hacia hacia "atrás" (opuesta al sentido de desplazamiento horizontal)
La fuerza de arrastre depende de la presión cinética, de acuerdo con la siguiente fórmula:
D = CD AD Pk
Donde
D = Fuerza de arrastre
CD = Factor de corrección de arrastre aerodinámico (adimensional)
AD = Ärea del dron expuesta al arrastre (en metros cuadrados)
Pk = Presión cinética, en Pascales
Es importante señalar que estas cuatro fuerzas quedarán medidas en "Newton".