Dinámica de Interacción Alas-Estela para el Rechazo de Ráfagas en MAVs de Alas en Tándem Inspirados en Libélulas
Autores: Valencia, Sebastian; Orduy, Jaime Enrique; Hidalgo, Dylan; Martinez, Javier; Perdomo, Laura
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Dinámica de Interacción Alas-Estela para el Rechazo de Ráfagas en MAVs de Alas en Tándem Inspirados en Libélulas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Libélulas
Estabilidad de vuelo
Interacción aerodinámica
Alas en tándem
Respuesta a ráfagas
Modelo aerodinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las libélulas exhiben una notable estabilidad de vuelo en entornos inestables, en gran parte debido a la interacción aerodinámica entre sus alas delanteras y traseras. Este estudio investiga la respuesta a ráfagas en vehículos aéreos micro-inspirados en libélulas (MAVs) desde una perspectiva de dinámica de sistemas, con énfasis en el papel aerodinámico de la interacción de alas en tándem en lugar de la compensación de control. Se desarrolla un marco de cuerpo rígido de seis grados de libertad (6DOF) y se acopla con un modelo aerodinámico cuasi-estático que incluye interacción explícita dependiente de la fase entre las fuerzas de las alas delanteras y traseras. Se introducen ráfagas como perturbaciones de flujo de entrada que varían en el tiempo, permitiendo un análisis físicamente consistente de cómo las perturbaciones se propagan a través de la carga aerodinámica en el movimiento del vehículo. Se realizan simulaciones para condiciones de vuelo representativas, incluyendo planeo, flotación y ascenso perturbado por ráfagas. Los resultados muestran respuestas de trayectoria, velocidad y actitud acotadas bajo excitación de ráfagas sostenidas, incluso con un control base conservador. Los análisis de fuerza y energía indican que la interacción entre el ala y el estela redistribuye las cargas aerodinámicas en el tiempo y reduce las fluctuaciones de fuerza y momento pico antes de que alcancen la dinámica del cuerpo rígido. Este comportamiento se interpreta como un filtrado aerodinámico pasivo de las perturbaciones de ráfagas inherentes a la configuración de alas en tándem. Simulaciones comparativas utilizando control por retroceso y Control de Rechazo de Perturbaciones Activas (ADRC) muestran además que la atenuación dominante de las ráfagas proviene de la configuración aerodinámica en lugar de la acción de control. Aunque el modelo aerodinámico es cuasi-estático, el marco reproduce tendencias clave reportadas en estudios biológicos y basados en CFD y proporciona una base numérica para futuros experimentos en túneles de viento y vuelos libres sobre la atenuación de ráfagas a nivel de configuración.
Descripción
Las libélulas exhiben una notable estabilidad de vuelo en entornos inestables, en gran parte debido a la interacción aerodinámica entre sus alas delanteras y traseras. Este estudio investiga la respuesta a ráfagas en vehículos aéreos micro-inspirados en libélulas (MAVs) desde una perspectiva de dinámica de sistemas, con énfasis en el papel aerodinámico de la interacción de alas en tándem en lugar de la compensación de control. Se desarrolla un marco de cuerpo rígido de seis grados de libertad (6DOF) y se acopla con un modelo aerodinámico cuasi-estático que incluye interacción explícita dependiente de la fase entre las fuerzas de las alas delanteras y traseras. Se introducen ráfagas como perturbaciones de flujo de entrada que varían en el tiempo, permitiendo un análisis físicamente consistente de cómo las perturbaciones se propagan a través de la carga aerodinámica en el movimiento del vehículo. Se realizan simulaciones para condiciones de vuelo representativas, incluyendo planeo, flotación y ascenso perturbado por ráfagas. Los resultados muestran respuestas de trayectoria, velocidad y actitud acotadas bajo excitación de ráfagas sostenidas, incluso con un control base conservador. Los análisis de fuerza y energía indican que la interacción entre el ala y el estela redistribuye las cargas aerodinámicas en el tiempo y reduce las fluctuaciones de fuerza y momento pico antes de que alcancen la dinámica del cuerpo rígido. Este comportamiento se interpreta como un filtrado aerodinámico pasivo de las perturbaciones de ráfagas inherentes a la configuración de alas en tándem. Simulaciones comparativas utilizando control por retroceso y Control de Rechazo de Perturbaciones Activas (ADRC) muestran además que la atenuación dominante de las ráfagas proviene de la configuración aerodinámica en lugar de la acción de control. Aunque el modelo aerodinámico es cuasi-estático, el marco reproduce tendencias clave reportadas en estudios biológicos y basados en CFD y proporciona una base numérica para futuros experimentos en túneles de viento y vuelos libres sobre la atenuación de ráfagas a nivel de configuración.