Integración de Sensores y Control para Vectorización de Empuje en UAVs Pesados: Implementación en el Mundo Real y Análisis de Rendimiento

Los Vehículos Aéreos No Tripulados (UAVs) han atraído una atención significativa entre los investigadores debido a su versatilidad en diversas misiones y resiliencia en condiciones desafiantes. Sin embargo, los UAVs eléctricos a menudo sufren de autonomía de vuelo limitada, lo que requiere la exploración de fuentes de energía alternativas como los motores térmicos. Por otro lado, gestionar motores térmicos introduce complejidades e incertidumbres internas en el sistema. En este trabajo, se propone un controlador de actitud Adaptive Robust (ARAC) para abordar estos desafíos, inspirándose en soluciones de helicópteros mientras minimiza las complejidades mecánicas. Específicamente, el algoritmo diseñado emplea Control de Vector de Empuje (TVC) para un Ventilador Multi-Ducto (MDF) pesado industrial, conocido por su superior estabilidad estática en comparación con ventiladores ductados convencionales. Posteriormente, se posiciona un sistema de aletas de flap integrado en el escape de los ductos para un control de actitud preciso, eliminando eficazmente momentos de guiñada no deseados asociados con hélices tradicionales. Esta investigación se basa en trabajos previos de autores para establecer un modelo matemático y aerodinámico adecuado. Además, se utilizan resultados de simulaciones anteriores para realizar experimentos de vuelo reales destinados a mejorar la funcionalidad del TVC. Los hallazgos destacan la efectividad de este enfoque para aplicaciones de UAV pesados. Cabe destacar que el valor práctico de esta investigación radica en su potencial para extender significativamente la autonomía de vuelo provista por motores térmicos y mejorar la resiliencia de los UAVs en misiones desafiantes del mundo real. Esto es particularmente alcanzable siempre que el diseño de las aletas de flap se alinee estrechamente con las dimensiones del sistema de ductos, ofreciendo una solución prometedora a un desafío crítico de ingeniería en el campo de la tecnología UAV.