Los chasis de drones constituyen la base estructural de las aeronaves no tripuladas, ya que soportan los sistemas de propulsión, la aviónica, las baterías, las cargas útiles y los sistemas de aterrizaje, al tiempo que mantienen la geometría necesaria para un vuelo estable. Los chasis de los UAV incluyen configuraciones de cuadricóptero, hexacóptero, octocóptero, coaxial, plegable, de ala fija y híbrida VTOL.
En esta página se presentan fabricantes de estructuras para drones y proveedores de fuselajes para UAV, que dan soporte a aplicaciones que van desde el vuelo en primera persona (FPV) y la inspección hasta la cartografía, el transporte de carga, la agricultura y la investigación científica.
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El chasis de un dron constituye la base estructural de una aeronave no tripulada, ya que soporta los sistemas de propulsión, la aviónica, las baterías, la carga útil y los sistemas de aterrizaje, al tiempo que mantiene la geometría necesaria para un vuelo estable. El diseño del chasis influye en el peso, la rigidez, la durabilidad, las vibraciones, la vida útil frente a la fatiga, la capacidad de carga útil y el mantenimiento.
El chasis adecuado para un UAV depende de su configuración y de su misión. Un chasis para un dron FPV compacto da prioridad a una masa reducida y a la agilidad, mientras que un chasis para un dron industrial o de gran capacidad de carga debe soportar sistemas de propulsión, baterías y cargas útiles de mayor tamaño. Los fuselajes de ala fija y de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) plantean diferentes exigencias aerodinámicas, estructurales y de resistencia a la fatiga.
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La estructura de un cuadricópter ocuenta con cuatro posiciones de motor alrededor de un cuerpo central. Esta arquitectura, que requiere un número reducido de piezas, es habitual en estructuras de UAV pequeños, estructuras de drones FPV, aeronaves de inspección y plataformas de sensores compactas.
Los chasis para hexacópteros admiten seis motores, lo que permite distribuir el empuje y las cargas estructurales entre puntos de propulsión adicionales. Dependiendo de la configuración de la propulsión y del control de vuelo, también pueden ofrecer una mayor tolerancia ante fallos en algunos motores o hélices. Se utilizan a menudo para UAV profesionales de captura de imágenes, cartografía e industriales que transportan baterías o cargas útiles de mayor tamaño.
Un chasis para un octocóptero admite ocho motores para aplicaciones con requisitos de sustentación considerables. Los diseños de chasis para drones octocópteros suelen requerir placas centrales robustas, soportes para motores, estructuras de aterrizaje y sistemas de distribución de potencia capaces de transferir cargas altamente concentradas.
El chasis de un dron coaxial coloca pares de motores en brazos compartidos, con una hélice situada por encima de la otra. Esto puede reducir la envergadura del chasis, aunque la interacción aerodinámica entre las hélices puede afectar a la eficiencia, mientras que las cargas concentradas de empuje y par requieren un cuidadoso análisis estructural.
La geometría del multirrotor influye en el espacio para los componentes, el centro de gravedad, la distribución de la carga y el espacio libre para las hélices. Las disposiciones en X son habituales en los cuadricópteros de uso general, mientras que los diseños de chasis tipo H y los relacionados con el FPV pueden proporcionar un área de montaje central adicional.
Un chasis plegable para drones utiliza bisagras, brazos desmontables o estructuras telescópicas para reducir las dimensiones una vez plegado. Las articulaciones de los chasis plegables para drones deben mantener la alineación, la rigidez y la seguridad de bloqueo a pesar de los repetidos despliegues, las vibraciones y el funcionamiento.
El chasis utilizado en un UAV de ala fija distribuye las cargas a través del fuselaje, las alas, los largueros, las costillas, los revestimientos y la cola. El diseño del chasis de los drones de ala fija hace hincapié en la eficiencia aerodinámica, la resistencia a la flexión y a la torsión, la resistencia al pandeo y una masa estructural reducida.
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Los fuselajes de ala volante y de ala integrada incorporan gran parte de la estructura en la superficie de sustentación. La disposición de los componentes, las superficies de control, las antenas y los compartimentos de carga útil deben encajar dentro del volumen aerodinámico disponible sin comprometer las vías de carga estructural ni el centro de gravedad.
En un VTOL, el fuselaje combina los sistemas de elevación vertical con estructuras optimizadas para el vuelo hacia delante. El diseño del fuselaje de un UAV híbrido debe dar cabida a los motores de elevación, la propulsión de crucero, las alas, las cargas de aterrizaje y las fuerzas aerodinámicas y estructurales generadas durante el vuelo de transición.
Los fuselajes de los tiltrotores incorporan conjuntos de propulsión móviles. Sus estructuras deben mantener la alineación a pesar de los accionamientos repetidos, lo que impone exigencias específicas a los pivotes, las articulaciones, los soportes de los motores, los actuadores y los refuerzos locales.
Los materiales del fuselaje se seleccionan en función de la rigidez, la resistencia, el peso, la resistencia a la fatiga, la facilidad de fabricación, la exposición ambiental y el coste. La tabla siguiente resume las opciones habituales para los fuselajes de drones y la construcción de fuselajes de UAV en general.
| Material | Características principales | Usos habituales |
| Compuestos de fibra de carbono | Alta relación rigidez-peso y propiedades adaptables en función de la dirección | Brazos, placas, largueros, estructuras monocasco |
| Compuestos de fibra de vidrio | Buena resistencia y aislamiento eléctrico | Carrocerías, carcasas, estructuras transparentes a las radiofrecuencias |
| Aleaciones de aluminio | Mecanizables, duraderas y reparables | Soportes, uniones, soportes de motor, bastidores centrales |
| Titanio | Alta resistencia mecánica y a la corrosión | Accesorios sometidos a grandes cargas y componentes especializados |
| Polímeros de ingeniería | Ligeros y fáciles de moldear o imprimir | Carcasas, conductos, soportes y estructuras no primarias |
| Compuestos tipo sándwich | Alta rigidez de los paneles con un peso reducido | Alas, fuselajes, carcasas ligeras |
Los armazones de drones de fibra de carbono son habituales cuando se priorizan una alta rigidez y un peso reducido. La construcción de fuselajes de UAV con materiales compuestos también puede combinar carbono, fibra de vidrio, materiales de núcleo y accesorios metálicos locales para equilibrar los requisitos estructurales, de radiofrecuencia, medioambientales y de fabricación.
El diseño del chasis del dron debe tener en cuenta los sistemas que se le acoplan, ya que una integración deficiente puede provocar problemas de vibración, resonancia, térmicos, de equilibrio, de mantenimiento, estructurales o electromagnéticos.
La planificación integrada ayuda a evitar que el chasis del dron resulte más pesado o complejo de lo necesario a medida que se añaden sistemas, al tiempo que se mantienen unas vías de carga estructurales adecuadas y la accesibilidad.
El mecanizado CNC se utiliza para los accesorios de aluminio, las placas de carbono, los soportes de motor y las interfaces estructurales. Proporciona patrones de orificios precisos y una geometría repetible para los componentes del chasis de los UAV, tanto en prototipos como en producción.
El moldeo y la laminación de materiales compuestos permiten producir carcasas, largueros, alas y estructuras monocasco ligeras. La orientación de las fibras puede adaptarse a las cargas previstas, proporcionando rigidez y resistencia donde sea necesario, mientras que la disposición controlada de las capas y el curado ayudan a mantener unas propiedades estructurales uniformes.
El moldeo por inyección resulta adecuado para piezas de estructura de polímero, cubiertas, conductos y carcasas fabricadas en grandes volúmenes. Permite integrar varias características en un único componente, aunque la inversión en utillaje suele favorecer las series de producción más amplias.
Un chasis de dron impreso en 3D puede facilitar la creación rápida de prototipos, soportes a medida, conductos y estructuras de bajo volumen. No obstante, un chasis de dron imprimible en 3D debe tener en cuenta las propiedades direccionales del material, el calor, las cargas de los elementos de fijación, la fatiga, la adhesión entre capas y la vibración.
Los chasis de drones pueden combinar adhesivos, pernos, remaches, insertos, abrazaderas y uniones compuestas pegadas. Los métodos de unión influyen en la reparabilidad, la transferencia de cargas, el peso estructural, el comportamiento frente a la fatiga y el mantenimiento sobre el terreno dentro del diseño general del fuselaje del UAV.
Las diferentes misiones establecen distintas prioridades en cuanto a la geometría del fuselaje, las interfaces de carga útil, la protección medioambiental, la vida útil estructural y la transportabilidad.
El diseño orientado a la aplicación ayuda a adaptar la masa y la complejidad del chasis a las necesidades de la misión, en lugar de añadir capacidades innecesarias.
El desarrollo de los fuselajes de UAV sigue centrándose en reducir el peso estructural, simplificar el montaje, mejorar la eficiencia estructural e integrar más funciones de la aeronave en un menor número de componentes.
Estos avances están ampliando la gama de arquitecturas de estructuras ligeras para drones disponibles para aeronaves no tripuladas de uso comercial, industrial, de investigación y especializadas.
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