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Dinámica de Acoplamiento Rígido-Elástico de Aeronaves con Alas Morphing

Autores: Hua, Siyu; Wang, Xugang; Wang, Zhongyuan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Dinámica de Acoplamiento Rígido-Elástico de Aeronaves con Alas Morphing


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Aeronave
Modelado
Dinámica
Incertidumbres
Ala

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un modelo dinámico de acoplamiento rígido-elástico para una aeronave que cambia de forma con alas de barrido variable, desarrollado utilizando el método de Kane. El modelo captura con precisión las interacciones entre la dinámica de vuelo y la dinámica estructural durante el cambio de forma. Para tener en cuenta completamente los efectos de acoplamiento, derivamos un modelo de aeronave cambiante que consiste en un fuselaje rígido y dos alas elásticas. Cada ala se modela como una viga recta que experimenta pequeñas deformaciones elásticas mientras experimenta grandes movimientos generales siguiendo al fuselaje en el espacio, junto con rotaciones de barrido variable en relación con el fuselaje. Estos factores introducen incertidumbres en la dinámica de vuelo. Para cuantificar las incertidumbres causadas por la rotación del ala, se introducen fuerzas y momentos adicionales de cambio de forma para describir las incertidumbres inducidas por el cambio de forma, mientras que se definen fuerzas y momentos elásticos adicionales para tener en cuenta las incertidumbres que surgen de las deformaciones del ala. Se realizan simulaciones numéricas en diferentes modelos y tasas de cambio de forma para analizar las características dinámicas. Los resultados revelan que las deformaciones elásticas de las alas cambiantes influyen significativamente en los ángulos de cabeceo, las tasas de cabeceo y las vibraciones de las alas, particularmente durante transiciones de gran barrido que superan los 45 grados. Además, las tasas de cambio de forma lentas por debajo de 5 grados/s inducen incertidumbres transitorias significativas debido a las vibraciones elásticas. Estos hallazgos establecen una relación cuantitativa entre la tasa de cambio de forma, las características de vibración y las incertidumbres del modelo, proporcionando valiosos conocimientos para el seguimiento de trayectorias y el control de actitud en aeronaves que cambian de forma.

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