Sobre el Análisis Aerodinámico y el Diseño Conceptual de Drones Bioinspirados de Alas Múltiples que Aletean
Autores: Billingsley, Ethan; Ghommem, Mehdi; Vasconcellos, Rui; Abdelkefi, Abdessattar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Sobre el Análisis Aerodinámico y el Diseño Conceptual de Drones Bioinspirados de Alas Múltiples que Aletean
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudios de investigación
Vuelos de aves
Bioinspiración
Vehículos aéreos micro con alas batientes
Beneficios aerodinámicos
Vuelo en formación de grupos aviares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Muchos estudios de investigación han investigado las características de los vuelos de aves como fuente de bioinspiración para el diseño de vehículos aéreos micro con alas batientes. Sin embargo, hasta donde saben los autores, ningún diseño de dron ha estado dirigido a la explotación de los beneficios aerodinámicos asociados con el vuelo en formación de aves. Por lo tanto, en este trabajo se propone un diseño conceptual de un nuevo dron de alas batientes múltiples que incorpora múltiples pares de alas dispuestas en forma de V con el fin de aumentar simultáneamente la eficiencia propulsiva y lograr un rendimiento superior. Primero, se establece un plan de misión y se realiza una estimación de peso para configuraciones de 3 y 5 miembros del vehículo aéreo propuesto. Se consideran varias formas de alas y perfiles aerodinámicos, y se realizan simulaciones aerodinámicas para determinar el plan de ala óptimo, el perfil aerodinámico, el ángulo de formación y el ángulo de ataque. Los resultados de la simulación revelan que el diseño bioinspirado propuesto puede alcanzar una eficiencia propulsiva del 73.8%. Se realiza un análisis de estabilidad y un procedimiento de dimensionamiento de la cola para ambas configuraciones de 3 y 5 miembros. Además, se inspeccionan múltiples mecanismos de batido para su implementación en los diseños propuestos. Finalmente, se presentan los modelos de prototipos completados de los vehículos aéreos de alas batientes múltiples propuestos y se discuten sus características. El objetivo de esta investigación es proporcionar un marco para el diseño conceptual de drones bioinspirados de alas batientes múltiples y demostrar los procedimientos de dimensionamiento, estimación de peso y diseño para este nuevo tipo de vehículos aéreos. Este trabajo establece el primer diseño de dron de alas batientes múltiples que explota las características aerodinámicas del vuelo en formación en V observado en aves para lograr un rendimiento superior en términos de carga útil y resistencia.
Descripción
Muchos estudios de investigación han investigado las características de los vuelos de aves como fuente de bioinspiración para el diseño de vehículos aéreos micro con alas batientes. Sin embargo, hasta donde saben los autores, ningún diseño de dron ha estado dirigido a la explotación de los beneficios aerodinámicos asociados con el vuelo en formación de aves. Por lo tanto, en este trabajo se propone un diseño conceptual de un nuevo dron de alas batientes múltiples que incorpora múltiples pares de alas dispuestas en forma de V con el fin de aumentar simultáneamente la eficiencia propulsiva y lograr un rendimiento superior. Primero, se establece un plan de misión y se realiza una estimación de peso para configuraciones de 3 y 5 miembros del vehículo aéreo propuesto. Se consideran varias formas de alas y perfiles aerodinámicos, y se realizan simulaciones aerodinámicas para determinar el plan de ala óptimo, el perfil aerodinámico, el ángulo de formación y el ángulo de ataque. Los resultados de la simulación revelan que el diseño bioinspirado propuesto puede alcanzar una eficiencia propulsiva del 73.8%. Se realiza un análisis de estabilidad y un procedimiento de dimensionamiento de la cola para ambas configuraciones de 3 y 5 miembros. Además, se inspeccionan múltiples mecanismos de batido para su implementación en los diseños propuestos. Finalmente, se presentan los modelos de prototipos completados de los vehículos aéreos de alas batientes múltiples propuestos y se discuten sus características. El objetivo de esta investigación es proporcionar un marco para el diseño conceptual de drones bioinspirados de alas batientes múltiples y demostrar los procedimientos de dimensionamiento, estimación de peso y diseño para este nuevo tipo de vehículos aéreos. Este trabajo establece el primer diseño de dron de alas batientes múltiples que explota las características aerodinámicas del vuelo en formación en V observado en aves para lograr un rendimiento superior en términos de carga útil y resistencia.