RIIIT - INGENIERÍA AERONAÚTICA

Diseño, instrumentación y control de un helicóptero de tres grados de libertad Brizuela-Mendoza, J.A., Rosales-Díaz, A., Rumbo-Morales, J.Y.*, Sorcia-Vázquez, F.D.J., Martínez-García, M.

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Abstract
El presente artículo aborda el diseño, instrumentación y control de un helicóptero de tres grados de libertad. A lo largo del documento se muestra el diseño mecánico, aquellos elementos que conforman la instrumentación del prototipo y el software encargado de su manipulación, logrando la regulación de cada uno de los grados de libertad del sistema a través de un controlador PID. Se muestran resultados experimentales del control del helicóptero, validando con ello la correcta instrumentación del prototipo. Palabras clave: Sensores y actuadores, Control PID, Helicóptero de tres grados de libertad, Interfaz LabVIEW.

The present paper addresses the design, instrumentation and control of a three degrees of freedom helicopter. Throughout the document, the mechanical design and those elements forming part of the prototype instrumentation along with the software aiming at manipulating the dynamical system are presented, achieving the regulation of each degre of freedom by means of an PID controller. Experimental results corroborating the effectiveness of the proposed prototype instrumentation are presented. Keywords: Sensors and actuators, PID control, Helicopter with three degrees of freedom, LabVIEW interface.

Reducing Airport Emissions through Aircraft Gas Turbine Water Injection at Take-Off Block-Novelo, D. A., Igie, U.

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Abstract
La contaminación aeroportuaria se ha convertido en un problema mundial. En el aeropuerto internacional Benito Juárez de la Ciudad de México, los niveles de Óxidos Nitrosos (NOx) exceden las concentraciones máximas sugeridas por autoridades internacionales. En el aeropuerto internacional de Heathrow, en Londres, las aerolíneas deben pagar cerca de £15.00 por kilogramo de NOx emitido por cada avión que aterriza o despega de dicho puerto. Las emisiones de NOx se asocian con enfermedades respiratorias, además de dañar la vegetación y vida silvestre de las regiones afectadas por este gas. Se ha demostrado que el enfriamiento del turborreactor de una aeronave puede hacer que ésta emita hasta un 50 % menos NOx. Este enfriamiento se logra mediante la evaporación de agua atomizada inyectada en el compresor del motor. El presente estudio explica el mecanismo termodinámico detrás de este enfriamiento, mediante una herramienta analítica. El método esta validado y verificado con otros estudios encontrados en el dominio público. Esta investigación demuestra como un turborreactor común de dos ejes, se puede beneficiar de una reducción de temperatura de cerca del 10 % cuando es inyectado con agua. Lo anterior da como resultado una reducción en emisiones de NOx de cerca del 45 %. El estudio demuestra cómo si este sistema se aplica a todos los aviones despegando del aeropuerto de Heathrow, las emisiones de Óxidos Nitrosos provenientes del aeropuerto de Londres se reducirían en un 12 %.

Airport related air pollution has become a global concern. Around Mexico City’s Benito Juarez International Airport, the Nitrogen Oxide (NOx) levels double the concentration suggested by international authorities. At Heathrow Airport in London, airliners are charged more than £15.00 per kilogram of NOx emitted every time one of their aircraft takes-off. This contaminant is associated with respiratory diseases, and it has been recognized to damage the local vegetation and wildlife. Cooling the aircraft’s engine by compressor water injection is a way to reduce this pollutant in almost 50 %. This study explains by means of an analytical method applied to the compressor, the physical mechanism behind the cooling of the thermodynamic cycle. The method is validated against other publications and used to evaluate the potential NOx decrease on a common aircraft’s power plant. It is shown how a 2-spool engine can benefit from a decrease in operating temperature in the order of 10 %, which can lead to a NOx reduction of 45 %. For an Airport like Heathrow this can represent a reduction in total NOx emissions of 12 %.

Simulation of an aeroderivative gas turbine via a chemical reactor Gibbs type. (Trabajo presentado en el Congreso Internacional de Energía 2015) Melo-González, R.a, Osorio Mirón A.a, Reyes Grajales, L. M.a, Rodríguez Hernández, I. N.a, Pérez-Pastenes, Hb.

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Abstract
Abstract In recent years the use of software for rigorous process simulation in dynamic and steady state has been taking great importance in the industry because it can represent virtual stages of a process, or the entire process, for analysis and decision in the design, simulation and control of processes. The aim of this work is to study the behavior in open cycle of the combustion chamber of an aeroderivative gas turbine based on Brayton cycle using models of chemical reactors. In this process, to represent the combustion chamber of a gas turbine, a Gibbs type chemical reactor model was used. The model is available in the commercial simulators databases, namely PROII 9.2. In order to find the convergence of the solution of the proposed model, three numerical controllers were included to keep the operation conditions associated with the air excess, thermal yield and expansion efficiency. Numerical results show that not only the values of flue gases leaving the reactor have a good correlation with the chemical energy available in the gas turbine, but also the conversion efficiency to mechanical energy, residual thermal energy and energy loss corresponds to efficiency range reported in the technical and scientific literature.

En los últimos años, el uso de software para simulación rigurosa de procesos en estado estable y dinámico ha tomado gran relevancia en las industrias, porque estas permiten representar de forma virtual las etapas de un proceso, o el proceso completo, para su análisis y toma de decisiones en el diseño, simulación y control. El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento operativo en ciclo abierto de la cámara de combustión de una turbina de gas aeroderivada que se basa en el ciclo Brayton, utilizando modelos de reactores químicos disponibles en un simulador de procesos. En este proceso, para representar la cámara de combustión de una turbina de gas, se usó un modelo de reactor químico tipo Gibbs disponible en las bases de datos en simuladores comerciales tales como PROII 9.2. Para obtener la convergencia de la solución del modelo propuesto, se incluyeron tres controladores numéricos para mantener las condiciones y principios de operación de la turbina de gas relacionados con el exceso de aire, rendimiento térmico y eficiencia de expansión. Los resultados numéricos muestran que los gases de combustión a la salida del reactor representan la energía química disponible en la turbina de gas, y que la eficiencia de conversión a energía mecánica, energía térmica residual y energía perdida corresponde al intervalo de eficiencia que se reporta en la literatura técnica y científica.

ISSN: 2007-9753 Latindex Folio: 23614

ISSN: 2007-9753
Latindex Folio: 23614