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ÍNDICE G
rup
o 1
- HaleH
oo
p
2
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
-1.1 ¿Por qué hidrógeno?
-1.2 Hidrógeno en el mundo
2. Diseño
- 2.1 Evolución del diseño
- 2.2 Diseño completo CAD
3. Propulsión
- 3.1 Pilas de combustible
- 3.2 Motor eléctrico
- 3.3 Hélices
- 3.4 Actuaciones
- 3.5 Modelo propulsivo
4. Actuaciones
- 4.1 Despegue
- 4.2 Ascenso y Crucero
- 4.3 Autonomía
- 4.4 Crucero y Descenso
- 4.5 Aterrizaje
- 4.6 Diagramas P(V)
- 4.7 Envolvente de vuelo
5. Aerodinámica
- 5.1 Objetivos
- 5.2 Perfiles Aerodinámicos
- 5.3 Dimensionamiento del Ala
- 5.4 Elementos hipersustentadores
- 5.5 Curva Polar parabólica
- 5.6 Aterrizaje
6. Estabilidad y control
- 6.1 Configuración General
- 6.2 Estabilizador Horizontal
- 6.3 Estabilizador Vertical
- 6.4 Trimado Longitudinal
- 6.5 Trimado Lateral-Direccional
- 6.6 Despegue con Motor Inoperativo
- 6.7 Estabilidad Dinámica
7. Estructuras
- 7.1 Estimación peso
- 7.2 Almacenamiento LH2
- 7.3 Distribución de pesos
- 7.4 Centro de gravedad
- 7.5 Cargas aerodinámicas
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
ÍNDICE G
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o 1
- HaleH
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p
3
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
ÍNDICE G
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o 1
- HaleH
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p
6
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
Gran variedad de procesos tecnológicos
para su obtención
Elemento más abundante en la Tierra 80 %
Energía limpia
Poder energético
mayor al de los combustibles
fósiles
Elemento químico más
ligero
1. HIDRÓGENO G
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- HaleH
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7
1.1 ¿Por qué H2?
9
Gru
po
1 - H
aleHo
op
1.2 Hidrógeno en el mundo
1. HIDRÓGENO
0
200000
400000
600000
800000
Empleos
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Millones $
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10
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
16
Gru
po
1 - H
aleHo
op
2. DISEÑO 2.1 Evolución del diseño
Diseño Primera Entrega
Longitud fuselaje (m) 34.9
Diámetro fuselaje (m) -
Envergadura ala (m) 64.5
Envergadura HTP (m) 21.5
Envergadura VTP (m) 10.75
Diseño Segunda Entrega
Longitud fuselaje (m) 27
Diámetro fuselaje (m) 2.7
Envergadura ala (m) 41.02
Envergadura HTP (m) 15
Envergadura VTP (m) 5
Diseño Tercera Entrega
Longitud fuselaje (m) 29.5
Diámetro fuselaje (m) 3
Envergadura ala (m) 41.02
Envergadura HTP (m) 12.73
Envergadura VTP (m) 8.8
Diseño Final
Longitud fuselaje (m) 29.5
Diámetro fuselaje (m) 2.806
Envergadura ala (m) 41.02
Envergadura HTP (m) 9.714
Envergadura VTP (m) 6.286
19
Gru
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1 - H
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op
2. DISEÑO 2.2 Diseño completo CAD
Detalle de la toma de aire para la refrigeración:
20
Gru
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op
2. DISEÑO 2.2 Diseño completo CAD
Detalle de la toma de aire para la refrigeración:
ÍNDICE G
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- HaleH
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23
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
3. PROPULSIÓN
2.1 Pilas de combustible
Gru
po
1 - H
aleHo
op
24
Symbio FCell
Materiales: Fibra de carbono y aluminio
Potencia: 340 kW
Peso: 320 kg
Rendimiento: 0,8
3. PROPULSIÓN
3.1 Pilas de combustible
Gru
po
1 - H
aleHo
op
25
Green GT H2
Primer coche eléctrico en correr las 24 horas de Le Mans edición especial coches
eléctricos(2012)
Propulsado por hidrógeno
Velocidad punta: 300 km/h
26
Gru
po
1 - H
aleHo
op
3. PROPULSIÓN
3.2 Motores eléctricos
BMW i3
Primer coche eléctrico que se produce en serie
Cero emisiones
Autonomía: hasta 200 km
Potencia: 125 kW
3. PROPULSIÓN
3.2 Motores eléctricos
Gru
po
1 - H
aleHo
op
27
Lohner-Porsche Mixte Hybrid
Primer coche híbrido de la historia, desarrollado en el año 1900
2 motores eléctricos con tecnología in-wheel de 14 hp cada uno
3. PROPULSIÓN
3.2 Motores eléctricos
Gru
po
1 - H
aleHo
op
28
Hi-Pa Drive (Protean Electric)
Motor incluido en la rueda
120 kW de Potencia
Peso= 25kg
3. PROPULSIÓN
3.3 Hélices
Gru
po
1 - H
aleHo
op
30
Ivoprop Magnum
Paso variable
Muy ligera: 12.11 Kg
Diámetro: 1,79 m
Rendimiento: 0,82
Fabricada en composites
32
Gru
po
1 - H
aleHo
op
3. PROPULSIÓN
3.5 Modelo propulsivo
FADEC
Control Ancho de pulso
Señal a pila de combustible
Intensidad a motor
Motor CC
3.6 Mejoras Futuras: RAT
Uso común: casos de emergencia
Uso en HH TOP: generación de potencia extra con los conjuntos propulsivos que no estén en uso durante loiter y crucero
34
Gru
po
1 - H
aleHo
op
3. PROPULSIÓN
3.6 Mejoras Futuras: RAT
3. PROPULSIÓN G
rup
o 1
- HaleH
oo
p
RAT RAT
Motor Activo Motor Activo
En Crucero y Loiter
3. PROPULSIÓN
3.6 Mejoras Futuras: RAT
Hélice Alternador Rectificador Batería
Componentes del Sistema RAT
ÍNDICE G
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o 1
- HaleH
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37
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
4.1 Despegue
Potencia Máxima Disponible 2400 kW
Distancia de Rodadura 1529 m
Distancia hasta los 50 ft 288,4 m
TOTAL DESPEGUE 1817,4 m
DESPEGUE PISTA MOJADA 2090 m
38
Gru
po
1 - H
aleHo
op
4. ACTUACIONES
4.2 Ascenso y crucero
Ascenso Primer Tramo: ROC 3,86 m/s
Segundo Tramo: ROC 2,95 m/s
Tercer Tramo: ROC 1,49 m/s
Distancia horizontal recorrida: 733,5 km
Crucero ida Velocidad 142 m/s
Distancia recorrida en crucero 2966,5 km
Vuelo a CLopt
39
Gru
po
1 - H
aleHo
op
4. ACTUACIONES
4. ACTUACIONES
4.3 Autonomía
Carga alar
Velocidad
Autonomía 37,5 horas
5 Tramos de 7,5 horas
40
Gru
po
1 - H
aleHo
op
- Inicial 2983,75 Pa
- Final 2500,63 Pa
- Inicial 137 m/s
- Final 127 m/s
4.4 Crucero y Descenso
Crucero de vuelta
CLopt
Velocidad de crucero: 128 m/s
Descenso
Motor a ralentí
Ángulo de planeo 0,76º
Recorremos una distancia horizontal de 923,7 km
Gru
po
1 - H
aleHo
op
4. ACTUACIONES
4.5 Aterrizaje
Motor a ralentí
Fase de aproximación Flaps a 20º
Fase de rodadura
en pista
Distancias
Distancia total (factor de seguridad 1.666): 1495 m 42
- Flaps a 40º
- CL=0
- Aproximación: 257,37 m
- Flare: 73,3 m
- Rodadura libre: 246,4 m
- Segmento de frenado: 320,46 m
Gru
po
1 - H
aleHo
op
4. ACTUACIONES
4.6 Diagramas P(V)
Potencia Disponible/Potencia Necesaria Crucero
43
Gru
po
1 - H
aleHo
op
4. ACTUACIONES
Potencia Disponible/Potencia Necesaria Loiter
44
Gru
po
1 - H
aleHo
op
4. ACTUACIONES
0 50 100 150 200 2500.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5x 10
6 Loiter 5
Velocidad [m/s]
Pote
ncia
[W
]
4.8 Líneas de mejora
Aumento de la autonomía
Disminución de peso
Menor cantidad de agua almacenada
Aprovechamiento del sistema RAT
Despegue con motor inoperativo
Diseño menos conservativo
46
Gru
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op
4. ACTUACIONES
ÍNDICE G
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- HaleH
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47
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
48
Gru
po
1 - H
aleHo
op
5. AERODINÁMICA
5.1 Objetivos
Dimensionamiento ala
Dimensionamiento estabilizadores
PERFILES
POLAR Actuaciones
5. AERODINÁMICA
5.2 Perfiles Aerodinámicos
S-3021 Modificado
50
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Clo
0.3
Clo
0.666
Espesor
51
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Clα (1/rad) 6.69
Clmax 1.62
Cl0 0.66
Cmo -0.131
Cmα - 0.008
5. AERODINÁMICA
5.2 Perfiles Aerodinámicos
5. AERODINÁMICA
52
Gru
po
1 - H
aleHo
op
5.2 Perfiles Aerodinámicos
NACA 0015
Clα (1/rad) 7.23
Clmax 1.37
Cl0 0
Cmo -0.001
Cmα 0
HT VT
53
Gru
po
1 - H
aleHo
op
5. AERODINÁMICA
5.3 Dimensionamiento del Ala
Tramos de diseño: CRUCEROS - LOITER
· Sustentación necesaria: Winicio loiter ≈ 0.7 · W0
· Sustentación disponible: Ldisp = Lala + LHT
DATOS AVIÓN: LHT ≈ - 0.3 · Lala
PESO DE DISEÑO: W0
5. AERODINÁMICA
5.3 Dimensionamiento del Ala
54
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Swing=80m2
λ = 0.3
b = 41 m
c = 3m
CL loiter ≈ 1 CLmax = 1.35
5. AERODINÁMICA
5.4 Elementos hipersustentadores
55
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Slotted Flaps
20% Cuerda
45% Superficie
Take Off
30º
Landing
40º Landing
20º
5. AERODINÁMICA 5.5 Curva Polar Parabólica
56
Gru
po
1 - H
aleHo
op
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.140
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
CD
CL
Curva Polar
Climb
Cruise
Loiter
Descend
Take-Off
Landing
Eloiter ≈ 26
5. AERODINÁMICA 5.5 Curva Polar Parabólica NO COMPENSADA
57
Gru
po
1 - H
aleHo
op
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.110
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
CD
CL
Curva Polar No Compensada
Climb
Cruise
Loiter
Descend
Take-Off
Landing
58
Gru
po
1 - H
aleHo
op
5. AERODINÁMICA
5.6 Aterrizaje
LONGITUD
7000 ft
¿Suficiente? NO
Timón de profundidad
: δ<0
Spoilers
Pista mojada: μ<<
SÍ
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- HaleH
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59
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.1 Configuración general • Cola tradicional
• Incidencia del ala: 3.28o
• Sistema de control del CDG
60
Gru
po
1 - H
aleHo
op
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.2 Estabilizador horizontal
• Superficie: 13.6 m2
• Envergadura: 9.71 m
• Cuerda media: 1.4 m
• Alargamiento: 6.94
6.2.1 Timón de profundidad
• Superficie: 36% del HTP
• Envergadura: 100% del HTP
61
Gru
po
1 - H
aleHo
op
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.3 Estabilizador vertical
• Superficie: 11 m2
• Envergadura: 6.29 m
• Cuerda media: 1.75 m
• Alargamiento: 3.59
62
Gru
po
1 - H
aleHo
op
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.3.1 Rudder
• Superficie: 30% del VTP
• Envergadura: 100% del VTP
6.3.2 Alerones
• Envergadura: 30% del ala
• Superficie: 6 m2
63
Gru
po
1 - H
aleHo
op
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.4 Trimado longitudinal
64
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Factor de carga: 1.05 Timón de profundidad: [4.35o, 4.46o]
Ángulo de ataque: [0.37o, 0.73o] Resistencia de trimado= 0.0043
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.5 Trimado lateral-direccional
65
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Resbalamiento: [ 2.67o, 3o]
Rudder: [5.3o, 6.06o] Alerones: [-2.72o, -3.1o]
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.6 Despegue con motor inoperativo
• Ángulo de balance: 4.2870o
• Rudder: 18.2058o
• Alerones: 13.4898o
66
Gru
po
1 - H
aleHo
op
6. ESTABILIDAD Y CONTROL
6.7 Estabilidad dinámica
• Modos estables
• Modo espiral: inestable
• Cumplimiento MIL-F-8785C
• Elección punto de operación
67
Gru
po
1 - H
aleHo
op
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
ÍNDICE G
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- HaleH
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68
7. ESTRUCTURAS
7.1 Evolución
69
Gru
po
1 - H
aleHo
op
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
Marzo Mayo Junio
First Sizing
Método Multiplicadores Lineales
Raymer y diseño
25301 Kg
7. ESTRUCTURAS
7.2 Estimación Final
70
Gru
po
1 - H
aleHo
op
RAYMER + DISEÑO Weight (kg)
Wing 2722
Horizontal tail 208
Vertical tail 330
Main gear 399
Nose gear 170
Installed engine 548,44
Fuel system 2880
Fuselage 4381
Avionics and flight controls 350
Hydraulics 10
Electrical 3,351
TOTAL 12001,94
Laser 6000
Sensores 299,72
EMPTY WEIGHT 18301,16
LH2 7000
TOGW 25301,16
Item Posición cdg en eje X (m)
Wing 13,28 Horizontal tail 28,2
Vertical tail 28,2 Main landing gear 13,39 Nose landing gear 7,89 Installed engine 12
Fuselage 27,147 Fuel system A 4,267
Fuel system B1 27,747 Fuel system B2 28,247 Fuel system B3 14,75
Flight control and avionics 21
Hydraulics 19 Electrical 18
Laser 2,04
Sensores 28,2
LH2 15,657
Centro de gravedad (m) 13,1108
7. ESTRUCTURAS
7.2 Estimación Final
71
Gru
po
1 - H
aleHo
op
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
0.5
1
1.5
2
2.5
3x 10
4
Tiempo
LH2 kg
H20 kg
Peso kg
7. ESTRUCTURAS
7.2 Estimación Final
72
Gru
po
1 - H
aleHo
op
15%
1%
2% 2%
1%
3%
16%
24% 2% 0%
0%
33%
1%
Peso en Vacío
Wing Horizontal tail
Vertical tail Main gear
Nose gear Installed engine
Fuel system Fuselage
Avionics and flight controls Hydraulics
Electrical Laser
Sensores
58% 22%
20%
TOGW
EMPTY WEIGHT
LH2
Carga de Pago
7. ESTRUCTURAS
7.3 Sistemas eléctrico <250 metros cableado.
Hasta 6 km de cable sin pérdida energética
73
Gru
po
1 - H
aleHo
op
7.4 Tanque LH2 Wtank ≈ 5% Wpropellant
7. ESTRUCTURAS
74
Gru
po
1 - H
aleHo
op
Masa (kg) Volumen (m3) Diámetro(m) Longitud(m) Densidad(Kg/m3)
Total 756441,610 2028,700 8,4 46,9 372,87
Vacío 35425,379 34,682 8,4 46,9 1021,42
LH2 102618,840 1451,820 70,682
LO2 616493,219 542,197 1137,020
Combustible 719112,060 1994,017 360,634
TankLH2 ≈ 21963,734* 47,435 8,4 29,6 463,025
TankLH2 Total ≈124582,575 1499,255 8,4 29,6 83,0962
Fuselaje
Tanque LH2
0. Empresa y Departamentos
1. Hidrógeno
2. Diseño
3. Propulsión
4. Actuaciones
5. Aerodinámica
6. Estabilidad y control
7. Estructuras
8. ¿Por qué elegir HaleHoop?
ÍNDICE G
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p
77
79
Gru
po
1 - H
aleHo
op
7. ¿POR QUÉ ELEGIR HALEHOOP?
7.2 Gran autonomía
Más de “37” horas en loiter
¡¡167% del RFP!!