Diseño de un ala de transformación activamente distribuida basada en metamateriales digitales
Autores: Wang, Zhigang; Wu, Qi; Lu, Yifei; Bao, Panpan; Yang, Yu; Li, Daochun; Sun, Xiasheng; Xiang, Jinwu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño de un ala de transformación activamente distribuida basada en metamateriales digitales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Alas en transformación
Estructuras adaptativas en forma
Aviación
Capacidad de transformación distribuida
Metamateriales digitales de geometría variable
Contornos aerodinámicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Las alas morphing son una aplicación típica de estructuras adaptativas en la aviación, que juegan un papel importante en la mejora del rendimiento integral de una aeronave. Sin embargo, las alas morphing tradicionales basadas en estructuras puramente mecánicas, de acoplamiento rígido-flexible o puramente flexibles, generalmente no pueden lograr una capacidad de morphing distribuido y tienen limitaciones en peso, nivel de inteligencia y fiabilidad. En este artículo, se propone una estructura de celosía morphing distribuida basada en metamateriales digitales de geometría variable. El concepto estructural innovador consiste en tres tipos de celdas fundamentales con propiedades mecánicas notablemente diferentes y tres otros tipos de celdas derivadas. Un tipo de las celdas derivadas, incrustadas con microactuadores, llamadas celdas activas, pueden extenderse o contraerse de forma autónoma. Todas estas celdas pueden ensamblarse de manera reversible en una secuencia aleatoria para formar una estructura de celosía morphing activa distribuida con la capacidad de realizar diferentes contornos aerodinámicos objetivo. Además, tomando un ala de grosor variable simplificada como caso de diseño, este artículo desarrolla una metodología de optimización de combinación de celdas basada en un algoritmo heurístico para determinar la secuencia de combinación óptima de los seis tipos de celdas básicas y las entradas de actuadores de las celdas activas de manera colaborativa. Los resultados finales muestran que la estructura de celosía optimizada puede morphing su superficie exterior en un contorno aerodinámico predefinido con una desviación máxima de 3 mm.
Descripción
Las alas morphing son una aplicación típica de estructuras adaptativas en la aviación, que juegan un papel importante en la mejora del rendimiento integral de una aeronave. Sin embargo, las alas morphing tradicionales basadas en estructuras puramente mecánicas, de acoplamiento rígido-flexible o puramente flexibles, generalmente no pueden lograr una capacidad de morphing distribuido y tienen limitaciones en peso, nivel de inteligencia y fiabilidad. En este artículo, se propone una estructura de celosía morphing distribuida basada en metamateriales digitales de geometría variable. El concepto estructural innovador consiste en tres tipos de celdas fundamentales con propiedades mecánicas notablemente diferentes y tres otros tipos de celdas derivadas. Un tipo de las celdas derivadas, incrustadas con microactuadores, llamadas celdas activas, pueden extenderse o contraerse de forma autónoma. Todas estas celdas pueden ensamblarse de manera reversible en una secuencia aleatoria para formar una estructura de celosía morphing activa distribuida con la capacidad de realizar diferentes contornos aerodinámicos objetivo. Además, tomando un ala de grosor variable simplificada como caso de diseño, este artículo desarrolla una metodología de optimización de combinación de celdas basada en un algoritmo heurístico para determinar la secuencia de combinación óptima de los seis tipos de celdas básicas y las entradas de actuadores de las celdas activas de manera colaborativa. Los resultados finales muestran que la estructura de celosía optimizada puede morphing su superficie exterior en un contorno aerodinámico predefinido con una desviación máxima de 3 mm.