Una Tecnología de Morfología de Alas de Barrido SDOF Eficiente para eVTOL-UAV y Realización Experimental
Autores: Shanmugam, Palaniswamy; Kanjikovil Mahali, Parammasivam; Raja, Samikkannu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una Tecnología de Morfología de Alas de Barrido SDOF Eficiente para eVTOL-UAV y Realización Experimental
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
UAVs
Ala que se transforma
Eficiencia aerodinámica
Control mecánico
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El estudio presentado demuestra que los UAV pueden volar con un ala que cambia de forma para desarrollar una eficiencia aerodinámica esencial sin una estructura de cola, lo que determina el costo operativo y la seguridad del vuelo. Se discute el control mecánico para el cambio de forma, donde se detallan el diseño del sistema, la simulación y la realización experimental de un movimiento de barrido SDOF de +/-15 grados para un ala eVTOL de 7 kg. La metodología, desarrollada a través de un modelado matemático de la cinemática y dinámica del mecanismo, se explica utilizando la convención de Denavit-Hartenberg (D-H), la mecánica lagrangiana y las ecuaciones de Euler-Lagrangiana. Las simulaciones y los análisis de MBD se realizaron en MATLAB R2021 y por Altair Motion Solve, respectivamente. El experimento se llevó a cabo en un banco de pruebas dedicado con dos variantes de ala equipadas con IMUs y un piloto automático. Los resultados de varios métodos fueron analizados y comparados experimentalmente para proporcionar una visión precisa sobre el diseño, modelado y rendimiento del ala de cambio de forma. Los cálculos teóricos del modelo matemático se compararon con los resultados de las pruebas. El requisito de barrido es esencial para que el eVTOL tenga una larga resistencia y capacidades de múltiples misiones. Por lo tanto, el mecanismo de cambio de forma desarrollado es muy útil, satisfaciendo tal demanda. Sin embargo, también se presentan los resultados para el cambio de forma tridimensional, operando el barrido, el cabeceo y el alabeo juntos, por el bien de la completitud.
Descripción
El estudio presentado demuestra que los UAV pueden volar con un ala que cambia de forma para desarrollar una eficiencia aerodinámica esencial sin una estructura de cola, lo que determina el costo operativo y la seguridad del vuelo. Se discute el control mecánico para el cambio de forma, donde se detallan el diseño del sistema, la simulación y la realización experimental de un movimiento de barrido SDOF de +/-15 grados para un ala eVTOL de 7 kg. La metodología, desarrollada a través de un modelado matemático de la cinemática y dinámica del mecanismo, se explica utilizando la convención de Denavit-Hartenberg (D-H), la mecánica lagrangiana y las ecuaciones de Euler-Lagrangiana. Las simulaciones y los análisis de MBD se realizaron en MATLAB R2021 y por Altair Motion Solve, respectivamente. El experimento se llevó a cabo en un banco de pruebas dedicado con dos variantes de ala equipadas con IMUs y un piloto automático. Los resultados de varios métodos fueron analizados y comparados experimentalmente para proporcionar una visión precisa sobre el diseño, modelado y rendimiento del ala de cambio de forma. Los cálculos teóricos del modelo matemático se compararon con los resultados de las pruebas. El requisito de barrido es esencial para que el eVTOL tenga una larga resistencia y capacidades de múltiples misiones. Por lo tanto, el mecanismo de cambio de forma desarrollado es muy útil, satisfaciendo tal demanda. Sin embargo, también se presentan los resultados para el cambio de forma tridimensional, operando el barrido, el cabeceo y el alabeo juntos, por el bien de la completitud.