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Análisis estructural y pruebas de un timón flexible utilizando una estructura de panal de coseno

Autores: Huang, Jinwei; Liu, Weidong; Zhou, Yue; Liu, Dian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis estructural y pruebas de un timón flexible utilizando una estructura de panal de coseno


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Introduce
Superficie de timón flexible
Panal de tipo coseno con razón de Poisson cero
Características de deformación
Simulación por elementos finitos
Experimentos de impresión 3D

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un nuevo tipo de superficie de timón flexible basada en un panal de celdas con un coeficiente de Poisson cero de tipo coseno para mejorar las capacidades adaptativas de las aeronaves y permitir el vuelo sin timón en múltiples condiciones. La estructura de panal con coeficiente de Poisson cero exhibe capacidades excepcionales de deformación en el plano y fuera del plano, así como una alta capacidad de carga. Para investigar las características de deformación de las superficies de timón flexibles que utilizan estructuras de panal de coseno, este estudio lleva a cabo una investigación exhaustiva a través de simulaciones por elementos finitos y experimentos de impresión 3D. Además, este estudio analizó el impacto de los parámetros y la disposición del panal en el rendimiento de deflexión y el peso. La superficie de timón flexible, fabricada con nylon, logra una deformación de flexión suave y consistente a lo largo de la cuerda, así como una deformación uniforme a lo largo de la envergadura dentro de una tolerancia de +/-25 grados, y la máxima tensión equivalente observada fue de 31.99 MPa, que está dentro de los límites de tensión permitidos del material (50 MPa). Los resultados de la simulación por elementos finitos indican que una vez que el ángulo de deflexión del balancín supera los 15 grados, surge una desviación discernible entre el ángulo de deflexión real de la superficie de control flexible y el del balancín. Además, esta desviación aumenta con el incremento de los ángulos de rotación del balancín, y esta discrepancia puede mitigarse aumentando el número de celdas de panal de coseno dentro de la superficie de timón flexible. Finalmente, se produjo con éxito un prototipo de la superficie de timón flexible utilizando tecnología de impresión 3D, y los resultados experimentales confirmaron el comportamiento de deformación, alineándose con los resultados de simulación con una desviación de menos del 20%. Estos hallazgos confirman el rendimiento de deflexión efectivo de la superficie de timón flexible diseñada, destacando su potencial aplicación en pequeños vehículos aéreos no tripulados.

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