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UAV Navigation en Profundidad: Conceptos básicos de velocidad respecto al aire

En aerodinámica, la envolvente de vuelo define los límites operativos de una plataforma aérea en relación con la velocidad máxima y el factor de carga dada una densidad atmosférica particular. La envolvente de vuelo es la región dentro de la cual una aeronave puede operar de forma segura.

Esta envolvente de vuelo se define normalmente durante la fase de diseño. Un gráfico de velocidad aerodinámica frente al factor de carga (o diagrama V-n) es una forma de mostrar los límites operacionales de una aeronave. Muestra cuánto factor de carga se puede lograr de forma segura a diferentes velocidades aerodinámicas.

Para comprender toda la información que estos diagramas pueden proporcionar, es fundamental conocer las diferentes velocidades aéreas utilizadas en aeronáutica para la navegación y el control, que son:

  • IAS (Indicated Airspeed): la velocidad aerodinámica indicada por los sistemas de medición como la diferencia entre la presión total y la presión estática.
  • CAS (Calibrated Airspeed): el IAS corregida de los errores de calibración debidos al posicionamiento de los instrumentos.
  • EAS (Equivalent Airspeed): CAS corregida para la compresibilidad del flujo de aire..
  • TAS (True Airspeed): EAS corregida para la variación de la densidad del aire con la altitud. Representa la velocidad real a la que vuela la aeronave con respecto al aire circundante.
  • GS (Ground Speed): la correspondiente velocidad de avance del vehículo, teniendo en cuenta el efecto del viento (WS).

 

velocidad

 

Es importante tener en cuenta que la velocidad utilizada para navegar y controlar los autopilotos VECTOR es la denominada Velocidad Aerodinámica Indicada (IAS). Esta es la velocidad aerodinámica indicada por los sensores a bordo, generalmente una combinación del tubo de Pitot y las tomas de presión estática. La presión total medida a través del tubo de Pitot es la suma de la presión estática y dinámica. La presión dinámica es proporcional a la densidad del aire y aumenta con el cuadrado de la velocidad del aire.

Pero esta velocidad se indica en referencia a la densidad estándar del aire al nivel del mar. Como sabemos, la densidad del aire varía a través de la atmósfera en función de la altitud; por lo tanto, la IAS diferirá significativamente de la TAS (True Airspeed) y la GS (Ground Speed). Para simplificar, en el sistema hablamos de IAS y TAS.

TAS e IAS están relacionados por la siguiente fórmula:

 

 

 

La IAS es la TAS a nivel del mar. Si el UAS vuela más alto que el nivel del mar, la densidad del aire es menor y la TAS e IAS no serán la misma. Para la misma "velocidad aérea", la TAS aumentará con la altitud.

Por lo tanto, la densidad del aire juega un papel importante. Una forma común de estimar la densidad es mediante un modelo de atmósfera estándar y una sonda "OAT".

Teniendo en cuenta la ecuación anterior, y sabiendo que la relación entre TAS y GS es:

 

 

 

Los pilotos automáticos VECTOR de UAV Navigation están comandados en IAS; esto simplifica la mayoría de las operaciones ya que la velocidad de pérdida se mantiene constante con la altitud. Los sistemas se calibran desde la entrega, por lo que la IAS, la CAS y la EAS son todas equivalentes desde el punto de vista del operador.

La velocidad del aire es uno de los conceptos más críticos en la ingeniería aeroespacial. Comprenderlo ayuda a interpretar la envolvente del vuelo y garantizar la seguridad del vuelo, ya que muestra el comportamiento de la aeronave y el sistema de piloto automático.

UAV Navigation cuenta con sistemas aeronáuticos con algoritmos avanzados refinados gracias a nuestros años de experiencia. Un equipo bien formado con un profundo conocimiento técnico nos permite ofrecer a nuestros clientes sistemas de grado aeroespacial.

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UAV Navigation is a privately-owned company that has specialized in the design of flight control solutions for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) since 2004. It is used by a variety of Tier 1 aerospace manufacturers in a wide range of UAV - also known as Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) or 'drones'. These include high-performance tactical unmanned planes, aerial targets, mini-UAVs and helicopters.