Diseño y aplicación de soluciones de ingeniería para proyectos del centro de investigación y desarrollo tecnológico de innovación aeronáutica de la fuerza aeroespacial Colombiana

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

This internship was carried out at the Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico de Innovación Aeronáutica (CETIA) of the Colombian Aerospace Force (Fuerza Aeroespacial Colombiana), within the framework of the strategic projects led by the institution in the areas of automation, maintenance, and technological support for aerospace surveillance systems and unmanned platforms. The process was undertaken by two students from the Control Engineering and Telecommunications Engineering programs who, through practical integration into the center’s activities, applied and consolidated their technical knowledge in the real context of an institutional project. The internship was conducted over a period of six months, in a face-to-face modality. The central problem identified was the lack of adequate tools to perform safe and standardized technical maintenance on the Rotary Joint of the TPS-70/78 radars. These components are essential for radar operation, but their handling in the field—without the use of a specialized maintenance bench—has led to operational failures and risks of damage to critical and costly parts. In addition, a lack of operational documentation was identified in previously developed systems by the center, such as the solar runway lights system, as well as the need to conceptualize future solutions, including an automated charging and storage platform for UAS-type drones. These technological needs motivated the structuring of the internship as an opportunity to provide solutions through applied engineering. The proposed solution consisted of the design and implementation of an automated system for the Rotary Joint maintenance bench, integrating a control system and a wireless system for signal measurement at the rotary tip, aimed at detecting damage without interfering with its movement. Initially, a scale prototype was developed to validate the control model and, in parallel, technical manuals were prepared for the solar runway lights system, along with the exploration of a storage system design for drones. However, due to delays in the delivery of components by the institution, priority was given to the development of the maintenance bench as the main project of the internship. As a result, a functional system was implemented to control the three axes of movement of the bench, solving critical issues such as motor asynchrony. In addition, intuitive interfaces were designed, which, together with a wireless pressure measurement system connected through a LAN network and integrated into the platform, enhanced the overall operability of the setup. The prototype was validated on a universal PCB, and the design of a professional printed circuit board was completed for future manufacturing. The entire system was documented in technical manuals and commented code files, leaving a solid foundation for the continuity and full implementation of the project. In conclusion, the internship met the proposed objectives, strengthening CETIA’s technical capabilities and leaving behind a robust, well-documented solution for a key process in radar system maintenance. Furthermore, it highlighted the importance of modular planning, interdisciplinary integration, and clear documentation to ensure the sustainability and replicability of the technological solutions developed.

Descripción

La presente pasantía se desarrolló en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico de Innovación Aeronáutica (CETIA) de la Fuerza Aeroespacial Colombiana, en el marco de los proyectos estratégicos que adelanta la institución en materia de automatización, mantenimiento y soporte tecnológico para sistemas de vigilancia Aeroespacial y plataformas no tripuladas. El proceso fue llevado a cabo por dos estudiantes de los programas de Ingeniería en control e Ingenieria en telecomunicaciones quienes, a través de una integración práctica en las actividades del centro, aplicaron y consolidaron sus conocimientos técnicos en el entorno real de un proyecto institucional. La pasantía se ejecutó en un periodo de 6 meses, bajo la modalidad presencial. El problema central identificado fue la carencia de herramientas adecuadas para realizar mantenimientos técnicos seguros y estandarizados sobre el Rotary Joint de los radares TPS‑70/78. Estos componentes son fundamentales en la operación de los radares, pero su manipulación en campo, sin el uso de un banco especializado, ha generado fallas operativas y riesgos de daño en piezas críticas y costosas. Además, se evidenció una falta de documentación operativa en sistemas desarrollados previamente por el centro, como el de luces de pista solares, y la necesidad de conceptualizar soluciones futuras como una plataforma automatizada de carga y almacenamiento para drones tipo UAS. Estas necesidades tecnológicas motivaron la estructuración de la pasantía como una oportunidad para aportar soluciones desde la ingeniería aplicada. La solución propuesta consistió en el diseño e implementación de un sistema automatizado para el banco de mantenimiento del Rotary Joint, integrando un sistema de control y un sistema inalámbrico para la medición de señales en la punta rotativa, con el fin de detectar daños sin interferir con su movimiento. Inicialmente, se desarrolló un prototipo a escala para validar el modelo de control y, de forma paralela, se elaboraron manuales técnicos para el sistema de luces de pista solares, además de explorarse el diseño de un sistema de almacenamiento para drones. Sin embargo, debido a retrasos en la entrega de componentes por parte de la institución, se decidió priorizar el desarrollo del banco de mantenimiento como proyecto principal de la pasantía. Como resultado, se logró implementar un sistema funcional que controla los tres ejes de movimiento del banco, solucionando problemas críticos como la asincronía de motores, y se diseñaron interfaces intuitivas que, junto con un sistema de medición de presión inalámbrico conectado mediante red LAN e integrado a la plataforma, mejoraron la operatividad general del conjunto. El prototipo fue validado sobre una PCB universal y cuenta con el diseño de un circuito impreso profesional para su futura fabricación. Todo el sistema quedó documentado en manuales técnicos y archivos comentados de código, dejando bases sólidas para la continuidad e implementación total del proyecto. En conclusión, la pasantía permitió cumplir con los objetivos propuestos, fortaleciendo las capacidades técnicas del CETIA y dejando como legado una solución robusta y documentada para un proceso clave en el mantenimiento de los sistemas radar. Además, evidenció la importancia de la planificación modular, la integración interdisciplinaria y la documentación clara para asegurar la sostenibilidad y replicabilidad de las soluciones tecnológicas desarrolladas.

Palabras clave

Automatización, Control inteligente, Radar, Red LAN, Sistemas de Control, Sistema Inhalambrico

Materias

Ingeniería en Telecomunicaciones -- Tesis y disertaciones académicas

Citación