PROYECTO DE DISEÑO Y ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE UN DRONE SOLAR AUTÓNOMO

Abstract

Esta memoria trata sobre la construcción a nivel conceptual de un drone solar, imitando de algún modo lo que viene haciendo el proyecto ?Solar Impulse? con su aeronave solar llamada ?HB-SIA?. En el camino de este trabajo, se investigan los componentes básicos que equiparán a este aparato, entre ellos el más importante, el panel solar fotovoltaico. Se averiguó cuáles eran las posibilidades dimensionales y eléctricas que ofrece el mercado en torno a este producto, acotado principalmente por el hecho de que éste debe ser flexible para poder ser posado sobre el ala del avión. Se encontró que en los mejores casos estos paneles tenían una relación de producción eléctrica de 200 [W/m2], por consecuente se fijó este valor como la limitante de factibilidad de construcción de un drone solar, todo esto inmerso en el marco de un vuelo sin pendiente y a velocidad de crucero. Dentro de este contexto también se involucran las variables de la masa del aparato, velocidad de vuelo y envergadura de las alas. Es así, que mediante varias pruebas con diferentes perfiles alares, se llega a la conclusión que el mejor desempeo a un nivel practicable, en vista de una posible construcción, se puede encontrar al utilizar un ala de 3 [m] de envergadura construida con el perfil NACA 2408, el drone puede pesar a lo más 10 [kg] y se estima conveniente fijar la velocidad de vuelo en 40 [km/h]. Sin embargo, ya conocidos los materiales y componentes a utilizar, se determina que el peso total del aparato a lo más puede llegar a 2250 [gr]. Con lo obtenido en la etapa de factibilidad, se procede a disear las alas del aparato y también a seleccionar los componentes constructivos (eléctricos / electrónicos) más adecuados para el drone. Se destaca en esta parte el uso de un motor ?brushless?, aparatos usados normalmente en el mundo del aeromodelismo, debido esencialmente a su baja relación peso-potencia. Finalmente, se llega al diseo de un drone solar, equipado con un panel solar fotovoltaico flexible mono-cristalino de 40 [W], éste garantizaría aproximadamente 30 [min] de vuelo autónomo en condiciones adecuadas. No obstante, es posible llegar a volar con una autonomía ilimitada, pero bajo malas condiciones aerodinámicas.