Análisis acoplado de aerodinámica-estructura y experimentos en túnel de viento sobre la oscilación de bisagras pasivas en aviones con alas encadenadas en la punta
Autores: Suenaga, Yoichi; Suzuki, Kojiro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis acoplado de aerodinámica-estructura y experimentos en túnel de viento sobre la oscilación de bisagras pasivas en aviones con alas encadenadas en la punta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Oscilaciones de bisagra de ala
Concepto de aeronave
Múltiples alas
Bisagras rotativas libremente
Amortiguamiento estructural
Sistema de bloqueo mecánico de posición
Aeronave pseudo de gran luz
Método de red de vórtices
Péndulo rígido de múltiples enlaces
Experimentos en túnel de viento
Seguimiento de color
Sensores de fuerza de seis ejes
Avión no tripulado
Estabilidad pasiva
Fuerzas aerodinámicas
ángulo del eje de la bisagra
Regiones de ángulo de ataque
Estabilidad de oscilación
Aviones con alas encadenadas en la punta
Grandes luces de ala
Flexibilidad
Peso ligero
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio examina las oscilaciones de las bisagras de las alas en un concepto de aeronave que emplea múltiples alas, o pequeñas aeronaves, encadenadas en las puntas de las alas a través de bisagras rotativas libres con un mínimo de amortiguamiento estructural y sin un sistema mecánico de bloqueo de posición. Esto crea una única aeronave pseudo de gran envergadura que se asemeja a una cadena voladora orientada perpendicularmente a la dirección de vuelo. Se realizaron cálculos numéricos utilizando el método de malla de vórtices y ecuaciones modificadas para un péndulo rígido de múltiples enlaces. Los cálculos demostraron un buen acuerdo con experimentos en túnel de viento a pequeña escala, donde se rastreó el movimiento de las alas encadenadas a través de seguimiento por color, y se midieron las fuerzas utilizando sensores de fuerza de seis ejes. El total aumentó para las alas encadenadas, incluso en presencia de oscilaciones en las juntas de las bisagras. Además, las simulaciones numéricas asumiendo un tamaño de avión no tripulado corroboraron la obtención teórica de estabilidad pasiva con un alto número de alas encadenadas, sin ningún amortiguamiento estructural y confiando únicamente en fuerzas aerodinámicas. Se obtuvieron directrices para el ángulo adecuado del eje de la bisagra y las regiones de ángulo de ataque para diferentes números de alas encadenadas para maximizar la estabilidad de oscilación pasiva. Los resultados mostraron que los aviones con alas encadenadas en las puntas podrían proporcionar con éxito envergaduras considerablemente grandes mientras mantienen flexibilidad, ligereza y sin requerir control activo de rotación de las bisagras.
Descripción
Este estudio examina las oscilaciones de las bisagras de las alas en un concepto de aeronave que emplea múltiples alas, o pequeñas aeronaves, encadenadas en las puntas de las alas a través de bisagras rotativas libres con un mínimo de amortiguamiento estructural y sin un sistema mecánico de bloqueo de posición. Esto crea una única aeronave pseudo de gran envergadura que se asemeja a una cadena voladora orientada perpendicularmente a la dirección de vuelo. Se realizaron cálculos numéricos utilizando el método de malla de vórtices y ecuaciones modificadas para un péndulo rígido de múltiples enlaces. Los cálculos demostraron un buen acuerdo con experimentos en túnel de viento a pequeña escala, donde se rastreó el movimiento de las alas encadenadas a través de seguimiento por color, y se midieron las fuerzas utilizando sensores de fuerza de seis ejes. El total aumentó para las alas encadenadas, incluso en presencia de oscilaciones en las juntas de las bisagras. Además, las simulaciones numéricas asumiendo un tamaño de avión no tripulado corroboraron la obtención teórica de estabilidad pasiva con un alto número de alas encadenadas, sin ningún amortiguamiento estructural y confiando únicamente en fuerzas aerodinámicas. Se obtuvieron directrices para el ángulo adecuado del eje de la bisagra y las regiones de ángulo de ataque para diferentes números de alas encadenadas para maximizar la estabilidad de oscilación pasiva. Los resultados mostraron que los aviones con alas encadenadas en las puntas podrían proporcionar con éxito envergaduras considerablemente grandes mientras mantienen flexibilidad, ligereza y sin requerir control activo de rotación de las bisagras.