El Capítulo español del IEEE Aerospace and Electronics Systems Society (AESS), ha fallado los premios 2021 a mejor Trabajo Final de Grado (TFG), mejor Trabajo Final de Máster (TFM) y mejor Tesis Doctoral (TD) que reconocen trabajos sobre diseño, desarrollo, integración y operación de sistemas aeroespaciales, de telecomunicación, de posicionamiento, de telemetría y radar y de electrónica de Espacio.
El premio a mejor Trabajo Fin de Grado ha recaído en “Estudio de estabilidad y control de un drone morphing”, realizado por Álvaro Cobo para la obtención del título de Grado en Ingeniería Aeroespacial por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
El TFG se ha desarrollado en el marco de una línea de investigación conjunta de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial “Esteban Terradas” (INTA), cuyo objetivo es el diseño y análisis de soluciones estructurales innovadoras para la optimización de las características aerodinámicas de Microvehículos Aéreos no Tripulados (MAV) bioinspirados. “En concreto, el vehículo estudiado es un dron con geometría alar adaptativa cuya característica diferencial es el empleo de actuadores de material piezocerámico MFC (Macro Fiber Composite) implementados en el interior de la superficie de intradós del ala para lograr una modificación de la curvatura de los perfiles en vuelo para optimizar la configuración del vehículo a los requisitos de cada segmento de vuelo”, explica el estudiante de la ETSIAE.
Objetivos y desarrollo del TFG
Los dos objetivos fundamentales del TFG han sido: el estudio del material MFC y los mecanismos de deformación del ala como consecuencia del voltaje aplicado a la misma, además del estudio de la estabilidad estática y dinámica del dron por medio del diseño del sistema de control del movimiento longitudinal de la aeronave.
El TFG se desarrolló en el INTA, concretamente en el Área de Aerodinámica Experimental, bajo la supervisión del investigador Rafael Bardera, mientras que, en la ETSIAE, el tutor responsable ha sido el profesor Javier Crespo, del departamento de Sistemas Aeroespaciales, Transporte Aéreo y Aeropuertos. El estudiante de la ETSIAE ha realizado una exhaustiva revisión bibliográfica de los estudios relativos al material MFC, y también ha relacionado los resultados con ensayos experimentales y análisis realizados previamente al vehículo mediante el Método de Elementos Finitos. De esta forma, se han obtenido expresiones lineales que relacionan el voltaje recibido por la superficie deformable con la curvatura y la posición del punto de curvatura máxima.
“El estudio de la estabilidad de la configuración original permitió determinar que esta era inestable estáticamente y que carecía de suficiente capacidad de control para poder estabilizarse el sistema en lazo cerrado. En base a esto, se diseñó una cola en T que posibilitó una mejora en la controlabilidad del vehículo, lográndose estabilizar y controlar el sistema dinámicamente mediante un Sistema de Aumento de Estabilidad (SAS). Finalmente, se ha desarrollado un sistema de control mediante SAS y controlador PID capaz de controlar el movimiento longitudinal del dron con arreglo a especificaciones”, expone Álvaro en sus conclusiones.
En cuanto a las innovaciones que ha supuesto este TFG, “el estudio toma en consideración las nuevas variables de diseño, ya que el desarrollo habitual de las ecuaciones de estabilidad no es aplicable a aeronaves de configuración no convencional. El TFG detalla los pasos a seguir para adaptar las ecuaciones a configuraciones no convencionales alternativas”, sostiene.
Criterios de evaluación del premio
El jurado, constituido por los miembros de la Junta Directiva del Capítulo español del IEEE AESS, ha valorado para entregar los premios: originalidad del trabajo; alineación del trabajo con las áreas temáticas de la sociedad AESS; aplicación práctica y potencial para la transferencia de tecnología; resultados obtenidos; publicaciones, especialmente en revistas y conferencias de la IEEE AESS (especialmente en el caso de tesis doctorales) y calidad de la memoria presentada.
Álvaro agradece el premio obtenido como reconocimiento a su trabajo: “Recibir este premio me supone una gran alegría al ver recompensado el esfuerzo dedicado a la realización del TFG y me motiva a seguir esforzándome al máximo en los próximos retos que encuentre en mi carrera académica y laboral”. Actualmente, Álvaro continúa sus estudios en la ETSIAE, matriculado en el Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica (MUIA).