Arcitec +recerca ^ +jove

Arxiu de la categoria ‘ETSEIAT’

L’avió ‘Solar Endeavour UPC’ és el primer avio solar no tripulat de l’Estat construït per estudiants que ha estat capaç de volar fins a sis hores consecutives gràcies a l’energia del sol i a la tecnologia que hem estat capaç de desenvolupar un grup de  7 estudiants de l’ETSEIAT.  Volem compartir amb vosaltres els detalls d’un dia inoblidable; el dia que ens vam sentir pioners de l’aviació.
Podeu veure el vídeo del vol fent clik aquí

 

Després de 18 mesos de treball
Després de 18 mesos de treball, el dia D va començar molt abans que el sol sortís el dia 17 de setembre. Feia dues setmanes que treballàvem per millorar les prestacions i reduir-ne el pes. De fet, el pes era crític per a l’èxit del projecte. Si no aconseguien reduir més d’1kg, fracassarien. Durant els anteriors 14 dies vam canviar el tren d’aterratge, vam treure la centraleta de seguretat i  la bateria de telemetria, de manera que vam aconseguir reduir el kg que sobrava. Gràcies a això, vam poder instal·lar dues bateries més, que augmentarien l’autonomia de l’avió.  D’aquesta manera, la nau ja reunia les condicions adequades per a les proves de vol de llarga durada. L’equip  estava preparat per sortir de Terrassa cap a la pista de l’Aeroclub Sedis, a la Seu d’Urgell.

El dia D

Ens vàrem llevar de bon matí a la mateixa pista del Sedis, a les 6.30h. El dia es presentava esplèndid. Ens acompanyava Jordi Santacana, de l’empresa CATUAV, que ens va proporcionar la cabina de telemetria i control a distància des d’on l’Alex i el Joan (pilots experimentats col·laboradors del projecte) pilotarien l’avió. Cap a les 9 h del matí el Quim va començar a muntar el centre de control a peu de pista. Després que la Marta i l’Arnau preparessin l’avió per al vol, i que el Xavi i el Nacho fessin comprovacions als sistemes elèctrics, tots s’ocupen de fer el centrat de masses de l’avió. En paral·lel, els companys de CATUAV van desplegar el remolc de pilotatge i van realitzar una connexió amb la telemetria del Solar Endeavour per comprovar que tot funcionés.

 

Primer vol de prova i detecció d’alguns problemes

L’avió ja estava a punt per volar i fer un vol de llarga autonomia. Tanmateix,  vam voler assegurar-nos i vam decidir realitzar un primer vol de prova per comprovar que les millores introduïdes els dies anteriors eren efectives. Aquest vol de prova, de curta duració, es va realitzar amb l’avió descarregat i amb només una bateria. El resultat va ser molt bo, tot i que les millores eren arriscades, però necessàries per una aplicació tant exigent.

Després de l’aterratge  vàrem preparar el vol definitiu, amb la previsió de volar durant moltes hores. Quan l’equip va col·locar totes les bateries afegint 2,5 kg a l’avió, es va detectar que les modificacions fetes per alleugerir el pes desequilibraven l’avió. Vam revisar les connexions i es van distribuir els pesos de la manera correcta per garantir l’estabilitat en vol. En fer-ho, les ales s’haurien de comportar millor als girs, i l’avió volaria més estable. Durant el vol de prova, a la cabina de pilotatge de CATUAV, també es va comprovar de primera mà que el sistema de telemetria donava dades correctes de posició GPS, àudio i vídeo. A l’aterratge també es va confirmar l’efectivitat del tren d’aterratge, i la perícia del pilot per fer-ho suaument.

Un dia perfecte per fer història

El dia continuava perfecte, amb molt de sol i poc vent, i semblava que aquesta situació anava per llarg. Només calia carregar l’avió amb les bateries òptimes que combinades amb la potència del Sol proporcionaria la màxima autonomia. L’avió estava a punt per volar a les 12.30h. Abans d’aixecar el vol van assajar des de la cabina de l’empresa CATUAV la maniobra de passar de pilotatge visual a pilotatge amb instrumentació i vídeo onboard. Un cop dins la cabina de control, el pilotatge de l’avió es faria sense que els pilots veiessin directament l’avió, sinó que controlarien l’avió veient la imatge que transmet la càmera a bord de l’avió i el GPS. Després de 18 mesos de treball per intentar fer història, aquell era el moment i el dia amb les millors condicions climatològiques i d’irradiació solar. Si no ho aconseguíem, probablement ens haurien d’esperar fins al proper estiu

El Solar Endeavour UPC es va enlairar.

 

Moments crítics als primers 30 minuts

L’enlairament va ser perfecte. Immediatament, el Solar Endeavour UPC es va deslligar de l’avió remolcador i es va passar el comandament al pilot en cabina. Tot i així, el vol no va començar amb bon peu. El pilot havia de donar molta potència al motor per mantenir una altura constant, ja que hi havia fortes descendències, que forçaven l’avió a perdre altura. Per això,  30 minuts després de l’enlairament, va decidir passar a pilotatge visual per preveure un possible aterratge si les condicions no milloraven. Tanmateix, gràcies a la destresa dels pilots, vam aconseguir  mantenir l’avió dins del circuit establert, de manera que  es va tornar a pilotar des de la cabina de telemetria de CATUAV.

Les primeres dues hores de vol

Mentre el Solar Endeavour UPC volava sobre el cel de la Seu d’Urgell, el Nacho i el Xavi prenien dades de les condicions climatològiques, d’irradiació i de posició de l’avió en intervals curts de temps. Una altra part de l’equip s’encarregava de mantenir el contacte visual en tot moment, per assegurar que l’avió es mantenia en el curs correcte. Tot estava preparat, uns feien revisions tècniques, mentre que els altres preparaven el dinar en veure les hores que quedaven, ja que les condicions de Sol i de vent eren molt favorables. Gràcies a això, els pilots que havien portat l’avió fins llavors, l’Àlex i el Joan, van marxar a dinar a casa, doncs ja portaven quasi 2 hores de vol. Encara que l’Alex i el Joan eren els únics pilots experimentats en aterrar el Solar Endeavour UPC a la pista de l’Aeroclub Sedis, es va decidir córrer el risc de fer volar l’avió fins que s’esgotessin les bateries i la llum solar, assumint que l’aterratge el controlaria el també experimentat pilot Jordi Santacana, tot i que no coneixia la zona, ni l’aparell amb profunditat.

Quatre hores de vol i continua volant

L’Arnau, director del projecte, és pilot d’avió, i, juntament amb el Jordi Santacana, de CATUAV, van formar el tàndem que va aconseguir fer que l’avió aguantés volant quasi 4 hores més. Durant tot aquest període s’anaven tornant els comandament de l’avió. Mentrestant, els companys seguien mantenint el contacte visual de l’aparell i  fent mesures de les condicions de vol. El Sol alimentava el motor al mateix temps que les bateries, la qual cosa propiciava que la descàrrega de les bateries fos molt lenta, tant com per tenir capacitat per volar durant aquest període de temps. El sistema de telemetria proporcionat per CATUAV funcionava perfectament.

L’única preocupació que ens quedava era l’aterratge de l’avió i en quin moment ho havien de fer. Temien que alguna averia no planificada o que les previsions tècniques no es complissin.

Prioritat, volar el màxim de temps possible

Després de 5 hores i 15 minuts de vol ininterromput, ja havíem estudiat totes les situacions d’aterratge forçós, quina era la manera de fer-ho i per on aterraria l’avió a la pista. La determinació era clara, mantenir l’avió en vol durant el màxim temps possible era prioritari, per sobre de que l’avió pogués patir algun desperfecte durant l’aterratge.

Pioners de l’aeronàutica

A l’avió encara li quedava una mica d’energia, tot i que el Sol ja es començava a amagar cap als Pirineus. Al final vam tenir sort. El Joan, que era el millor pilot amb que comptàvem, va arribar a temps per fer els darrers 10 minuts de vol visual i aterrar. El moment de veure que l’avió amb el que havíem somiat 18 mesos abans aconseguia aterrar sa i estalvi després de 5:48h volant no tenia preu. Ens sentíem uns autèntics pioners de l’aviació. En aquell moment aflorava entre l’equip una sensació de plena satisfacció, pau i alegria per la feina feta i els resultats aconseguits. Hem assolit un temps de vol que qualsevol pilot amb un avió amb aquestes característiques no es podria ni imaginar. Hem lluitat, hem patit, però hem aconseguit fer el primer avió solar d’Espanya desenvolupat íntegrament per estudiants.

Si voleu saber més sobre com hem construït  el Solar Endeavour UPC feu clik aquí

 

Fa algunes setmanes vam realitzar una visita a l’empresa Rofin Iberia que té seu a Pamplona. Aquesta empresa es dedica a desenvolupar solucions industrials per a tall, gravat i soldadura làser. El propòsit de la nostra visita va ser anar a tallar les cèl.lules solars que aniran muntades a les ales de l’avió del Solar Endeavour.

Per a realitzar aqueta feina amb èxit vam comptar amb un equip làser d’altes prestacions i l’ajuda del director tècnic de l’empresa que va ajustar la màquina per a tallar aquests elements satisfactòriament.
Les plaques solars que van a les ales del prototip del Solar Endeavour s’han de tallar a trossos amb un sistema com el làser degut a que la geometria de l’ala no és prou gran com per a encabir cèl.lules comercials de 125[mm]. D’aquesta manera es tallen les cèl.lules per a realitzar un mòdul solar a mida a partir de trossos de cèl.lules solars. La tècnica del tall de cèl.lules per a mòduls fets a mida està força extesa en aplicacions remotes on s’utilitza l’energia solar per a alimentar sistemes remots com boies al mar o elements de vigilància en autopistes, parquímetres, etc.

L’expertesa de l’empresa Rofin Iberia ha sigut clau per a realitzar el tall de les cèl.lules solars amb èxit, doncs les cèl.lules tallades no han perdut eficiencia després de ser seccionades pel láser.

Les cèl.lules solars són elements formats per materials semiconductors com el silici que tenen un dopatge, els cantells d’aquests elements tenen un tractament de passivació per tal de minimitzar les fugues d’electrons. Si no es realitza el tall correctament, el rendiment de les cèl.lules pot caure en més de un 5%.

L’empresa Rofin Iberia és la filial del fabricant de làsers alemany anomenat RofinBaasel que és líder en el mercat mundial de làsers d’altes prestacions. Aquesta empresa es dedica a subministrar equips integrats a línies de producció de sectors tant diversos com l’automoció, la joieria, l’electrònica, aeronàutica, etc.

Ens presentem: som set estudiants de l’ETS d’Enginyeries Industrials i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT) que formem part de l’equip Trencalós. Fa quatre anys vàrem dissenyar un avió no tripulat que volava amb una carrega sis vegades el seu pes. Amb aquell prototip vàrem participar al concurs internacional Air Cargo Challenge, i vàrem obtenir un meritori sisè lloc entre 20 participants.

Desprès d’aquella experiència ens vàrem plantejar un repte mes ambiciós: construir un avió que volés el màxim de temps possible, gràcies a l’energia solar fotovoltaica, generant la nostra pròpia tecnologia. La idea de seguida va entusiasmar a tot l’equip i ens hem posat mans a l’obra.

Ja portem un any treballant el projecte, i estem a la recta final. Ens hem plantejat fer el primer vol al mes de setembre. En aquest blog us informarem de tots els passos que anirem fent per aconseguir-ho.
De moment, per obrir boca, us expliquem els trets bàsics del Solar Endeavour, que és així com hem batejat el nostre avió solar

A l’hora de construir el Solar Endeavour ens hem trobat amb dues dificultats: la incorporació de les cèl·lules solars a les ales de l’avió i el disseny del Sistema de Gestió d’Energia (SGE) que garanteixi l’autonomia de vol. Les cèl·lules solars més òptimes que hem d’utilitzar són molt fràgils: han de ser molt lleugeres i flexibles i s’han de poder adaptar a la curvatura de les ales com si fossin part d’un mateix element.

El repte: crear la nostra pròpia tecnologia
La tecnologia per incorporar les cèl·lules solars a les ales de l’avió existeix, i ja s’ha aconseguit implementar en altres projectes a diferents llocs del món, com ara al ‘Solar Impulse’, un avió solar construït pel suís Berttrand Piccard, que pretén donar la volta al món; o bé el Zephyr-6, un prototip britànic que ostenta el rècord mundial de permanència en vol. També s’ha aplicat en l’avió solar que s’està desenvolupant a l’Instituto Tecnológico de Energias Renovables (ITER) a Tenerife. Evidentment, els autors d’aquests projectes no han fet públic el seus secrets tecnològics,de manera que hem hagut d’investigar i crear la nostra pròpia tecnologia per aconseguir-ho.

El mateix succeeix amb el Sistema de Gestió d’Energia (SGE), que també serà de creació pròpia. El SGE és el cor de l’avió i ens ha de permetre distribuir l’energia a partir del seu emmagatzematge en piles de liti, emprant components electrònics que han d’interactuar de manera precisa per poder garantir que el motor de l’avió funcioni correctament en qualsevol condició atmosfèrica, fins i tot amb manca de sol.
A més, comptarem amb un complex sistema de telemetria i control remot per poder dirigir amb garanties el vol de l’avió.

Demostrar l’efectivitat de l’energia solar a l’aeronàutica
Amb la construcció del Solar Endeavour volem demostrar que les tecnologies del vol solar són la plataforma perfecta per augmentar les capacitats dels avions no tripulats. De fet, amb la gran expansió que han experimentat els UAV (Unmanned Aerial Vehicles), s’ha vist com les capacitats d’aquestes aeronaus són limitades degut a la poca autonomia que tenen. Aquest tipus d’avió, combinat amb les tecnologies del vol solar, té la capacitat de volar durant dies sobre una zona, en aplicacions com la prevenció d’incendis

Ens estan ajudant moltes empreses
Quan vam pensar en tirar endavant el projecte ens vam adonar que no teníem recursos i ens vam passar tot el Juliol i Agost de l’any passat dedicats només a cercar l’ajut d’empreses. Així, per exemple, hem aconseguit que GTD Sistemas de Información S.A., ens patrocini i sigui la principal impulsora del projecte; GTD ha designat un enginyer com a tutor del projecte.

El motor elèctric que es dissenya en exclusiva per a l’avió és una gentilesa del fabricant mexicà KOFORD Engineering LLT. Les cèl·lules fotovoltaiques d’alt rendiment ens les proporciona l’empresa Heliene S.L. Finalment, l’empresa CAT UAV ens proveeix del sistema de telemetria i control remot, un equip amb el qual es pot pilotar un avió d’aquestes característiques com si es tractés d’un avió tripulat.

Seguiu aquí. a Arcitec, les evolucions del nostre somni. Cada cop que tinguem una novetat al projecte la farem pública aquí, al nostre facebook i al nostre twitter.

El repte: fer volar el Solar Endeavour al Setembre!!