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Medición de los esfuerzos que sufre un dron al soltarlo y al tomar contacto

  • Esfuerzo en los soportes de carga útil
  • Esfuerzo de soltado
  • Esfuerzo de aterrizaje
  • Esfuerzos laterales y de torsión
Dron de gran capacidad de carga en vuelo, con su depósito de carga útil y sus patines de aterrizaje bajo el bastidor
Dron de gran capacidad de carga en vuelo. La carga útil cuelga bajo el chasis, entre los patines de aterrizaje.

En resumen

La carga útil solicita la estructura a través de sus soportes, ganchos, raíles y su mecanismo de soltado; el tren de aterrizaje la solicita al aterrizar. Galgas extensométricas aplicadas a estas piezas, o células de carga miniatura o a medida colocadas en la trayectoria de los esfuerzos, miden las fuerzas sin modificar la geometría ni añadir masa innecesaria. La célula de carga triaxial TR3D-B-1K mide 25,4 × 25,4 × 12,7 mm para 4,4 kN por eje.

25,4 × 25,4 × 12,7 mm
cuerpo de la célula de carga triaxial TR3D-B-1K
4,4 kN
capacidad por eje del TR3D-B-1K
3
salidas de puente por célula de carga triaxial

Trayectoria de la carga

En vuelo, el peso de la carga útil y las fuerzas de maniobra pasan de la carga útil al fuselaje a través de los soportes y del mecanismo de liberación. En la liberación, el mecanismo soporta la fuerza necesaria para soltar. En el contacto, la fuerza del suelo entra por los patines, las bases o las patas del tren de aterrizaje.

El transductor se coloca donde la fuerza ya pasa: un soporte, un gancho o una pata equipados con galgas extensométricas, o una célula de carga miniatura atornillada en el recorrido de la carga útil. La carga útil soporta fuerzas estáticas, dinámicas y transitorias: carga vertical debida al peso y a las maniobras, cargas laterales debidas al viento, a la aceleración o a una liberación asimétrica, golpes durante una caída, y ciclos de fatiga en misiones repetidas.

Célula de carga en el recorrido de la carga útil y galgas extensométricas en el tren de aterrizaje de un dron Vista lateral de un dron. Una célula de carga está situada entre el fuselaje y el soporte de la carga útil, en el recorrido de la fuerza de la carga útil. Unas galgas extensométricas en una pata del tren de aterrizaje miden la fuerza de contacto en el patín. Se muestran la fuerza de la carga útil y la fuerza de contacto. Suelo Fuselaje Carga F F Célula bajo la carga Galgas en la pata
Una célula de carga entre el fuselaje y el soporte de la carga útil, y galgas extensométricas en una pata del tren de aterrizaje. La fuerza de la carga útil y la fuerza de contacto se miden donde pasan.

Instrumentación

Soporte de carga útil, gancho, rielgalgas extensométricas en la pieza de serie, o una célula de carga miniatura en el recorrido
Mecanismo de liberacióncélulas de carga miniaturas, o piezas de serie equipadas con galgas extensométricas
Tren de aterrizajegalgas extensométricas en las patas, patines o bases; en un banco de ensayo, una célula de carga triaxial bajo cada punto de contacto
Célula de carga miniaturaTR3D-B-1K, 4,4 kN por eje, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm, 65 N·m de momento máximo por eje, 4,5 mV/V
AmplificadorSGA3A, excitación del puente ± 5 V o ± 2,5 V, salida ± 10 V por eje, calibración por shunt remota

Liberación y contacto

En la liberación, el registro da la fuerza necesaria para accionar el mecanismo, muestra si se bloquea bajo carga o si suelta solo parcialmente bajo fuerzas fuera de eje, y cómo reacciona la aeronave cuando la carga útil se separa. Los datos sirven para ajustar el momento de la liberación, reducir la fricción en el mecanismo y comprobar que se comporta igual ante temperatura, vibración y carga útil.

Al tocar el suelo, la grabación da la fuerza de cresta, las cargas laterales y de torsión, la duración y la forma del impacto, y la fatiga acumulada en aterrizajes repetidos. Los resultados validan la resistencia del tren y orientan su amortiguación.

Procedimiento

  1. 01

    Elegir las piezas a instrumentar

    Soporte de carga útil, mecanismo de largado, patas o patines del tren, según las averías que haya que prevenir.

  2. 02

    Equipar la pieza con galgas o montar una célula de carga

    La pieza de serie se equipa con galgas extensométricas, se compensa en temperatura y se calibra, o se atornilla una célula de carga miniatura en el camino.

    Transductores de galgas extensométricas a medida
  3. 03

    Acondicionar los puentes

    Una caja SGA3A por célula de carga triaxial entrega ± 10 V por eje al registrador.

    Caja amplificadora SGA3A
  4. 04

    Grabar el vuelo, el largado y el aterrizaje

    Los canales se ponen a cero sin carga útil y se graban durante la misión.

Resultado

Las fuerzas en el camino de la carga útil, en el largado y al tocar el suelo, medidas en las piezas originales o con células de carga lo bastante pequeñas para la célula (del avión). Los soportes, el mecanismo de largado y el tren de aterrizaje se dimensionan a partir de las cargas grabadas.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se miden las cargas del tren de aterrizaje en un dron?

Galgas extensométricas en las patas, patines o apoyos. En un banco de ensayo, una célula de carga triaxial bajo cada punto de contacto del tren mide las fuerzas al tocar el suelo.

¿Qué se mide en el mecanismo de largado de carga útil de un dron?

La fuerza necesaria para accionar el largado, si el mecanismo se bloquea bajo carga, si fuerzas fuera de eje provocan un largado parcial, y cómo reacciona la aeronave al separarse la carga útil.

¿La instrumentación de una pieza de dron modifica su geometría o su masa?

La aplicación de galgas extensométricas en la pieza de serie conserva su geometría. Una célula de carga miniatura como la TR3D-B-1K añade un cuerpo de 25,4 × 25,4 × 12,7 mm en el camino de la carga útil.

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