Estudio y diseño de una metasuperficie en Banda X para la monitorización de la salud estructural de los aviones

Abstract

Nos encontramos en un mundo donde la globalización es un proceso social a escala mundial, que consiste en la creciente comunicación e interdependencia entre los distintos países del mundo. Este cambio social provoca que el transporte de personas sea cada vez más grande, afectando a todos los medios de transporte en general, y al transporte aéreo en particular. Debido a este hecho, es necesario el desarrollo de nuevos sistemas que garanticen la seguridad del funcionamiento de estas aeronaves, mediante un mantenimiento continuo y eficaz. Actualmente hay diversas formas de estudio de la salud estructural de los aviones, pero entre todas ellas nos centraremos en el uso de metasuperficies para su monitorización, en la banda X (8-10 GHz). Las metasuperficies son estructuras periódicas que presentan un gran potencial en aplicaciones como filtros de frecuencias, especialmente en el diseño de antenas, permitiendo absorber la banda de interés y reflejando las demás. En especial, nos centraremos en el desarrollo de dos subdivisiones de estas metasuperficies: las superficies selectivas en frecuencia (FSS) y los conductores magnéticos artificiales (AMC). Mediante las FSS podremos monitorizar la superficie de estudio gracias a los parámetros de reflexión y transmisión, parámetros S. Por otro lado, los AMC nos permiten monitorizar la superficie mediante el estudio de la fase. Con la implementación de estas antenas, podremos observar cualquier deformación en la estructura de las aeronaves, indicando que tiene que ser reparada. Cabe destacar que estos sistemas de monitorización presentan muy buenas prestaciones, dado que proporcionan información fiable y rápida, sin necesidad de someter al avión a grandes o largas pruebas como son sometidos hoy en día. Por otra parte, presenta otras ventajas como su bajo coste. Este Trabajo de Fin de Grado trata de llevar a cabo un estudio sobre estas superficies periódicas, qué son y cómo funcionan. En primer lugar, se ofrece un estudio de los servicios que prestan, la información que proporcionan, y las aplicaciones en las que son de gran utilidad. Posteriormente se realizará un estudio detallado sobre distintas estructuras, determinando cual es la óptima para el desarrollo de nuestra aplicación. Para ello, se excitará la celda unidad con una onda plana para observar y caracterizar la respuesta en frecuencia ante diferentes variaciones, siendo replicada posteriormente para conseguir el arreglo periódico característico de las metasuperficies. En la metodología prevista, se incluye la simulación electromagnética de distintas geometrías resonantes. Para ello, se tendrán en cuenta las limitaciones en lo que al proceso de fabricación se refieren. Finalmente, se propondrá un sistema de control definitivo para la monitorización de la salud estructural de los aviones.