Investigaciones Computacionales sobre la Viabilidad de Dispositivos de Control de Flujo Pasivo para Mejorar la Aerodinámica de UAVs de Pequeña Escala
Autores: Arshad, Ali; Kovauks, Vadims
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigaciones Computacionales sobre la Viabilidad de Dispositivos de Control de Flujo Pasivo para Mejorar la Aerodinámica de UAVs de Pequeña Escala
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Desarrollo
UAVs
PFCDs
Rendimiento aerodinámico
Alerones
Investigaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El proyecto 4R-UAV tiene como objetivo desarrollar UAVs aerodinámicamente eficientes y respetuosos con el medio ambiente basados en el principio de Economía Circular 4R. En este estudio, se investigó la viabilidad de la aplicación de PFCDs (Dispositivos de Control de Flujo Pasivo) para el ala del 4R-UAV de pequeña escala y baja velocidad. La aplicación de PFCDs para alas de UAV de pequeña escala es relativamente inexplorada. Se consideraron dos tipos de PFCD, es decir, MVGs (Generadores de Vórtices Micro) y winglets, para las investigaciones. En las investigaciones por etapas, se analizó el rendimiento aerodinámico de los MVGs y los winglets para el ala corta del 4R-UAV, que se desarrolló a partir del perfil aerodinámicamente optimizado SG6043mod. Los MVGs mejoraron las propiedades cercanas al estancamiento de las alas (especialmente el coeficiente de sustentación máximo) y contribuyeron a retrasar el estancamiento del ala hasta 2 grados. Los MVGs manifestaron la principal ventaja aerodinámica, que se logró a mayores ángulos de ataque. Los winglets, por otro lado, resultaron ser extremadamente efectivos en condiciones de crucero con características de pre-estancamiento mejoradas. Se llevaron a cabo investigaciones extensas sobre los winglets diseñando seis configuraciones de winglet para el ala del 4R-UAV. Los winglets de tipo mezclado funcionaron bien y mejoraron las propiedades de pre-estancamiento al disminuir la resistencia (hasta un 10%) del ala. La principal mejora en el rendimiento se encontró en los primeros ángulos de ataque. En el paso final, se analizó el efecto combinado de los PFCDs integrados. El ala final (con MVGs y winglets integrados) también mostró un rendimiento mejorado con un aumento de casi el 6% en la relación de sustentación a resistencia en condiciones de crucero. La ventaja aerodinámica limitada lograda a partir de los PFCDs en aplicaciones de UAV de pequeña escala puede ser útil en misiones específicas (civiles o militares). Se planean más verificaciones en el futuro mediante pruebas experimentales y de vuelo.
Descripción
El proyecto 4R-UAV tiene como objetivo desarrollar UAVs aerodinámicamente eficientes y respetuosos con el medio ambiente basados en el principio de Economía Circular 4R. En este estudio, se investigó la viabilidad de la aplicación de PFCDs (Dispositivos de Control de Flujo Pasivo) para el ala del 4R-UAV de pequeña escala y baja velocidad. La aplicación de PFCDs para alas de UAV de pequeña escala es relativamente inexplorada. Se consideraron dos tipos de PFCD, es decir, MVGs (Generadores de Vórtices Micro) y winglets, para las investigaciones. En las investigaciones por etapas, se analizó el rendimiento aerodinámico de los MVGs y los winglets para el ala corta del 4R-UAV, que se desarrolló a partir del perfil aerodinámicamente optimizado SG6043mod. Los MVGs mejoraron las propiedades cercanas al estancamiento de las alas (especialmente el coeficiente de sustentación máximo) y contribuyeron a retrasar el estancamiento del ala hasta 2 grados. Los MVGs manifestaron la principal ventaja aerodinámica, que se logró a mayores ángulos de ataque. Los winglets, por otro lado, resultaron ser extremadamente efectivos en condiciones de crucero con características de pre-estancamiento mejoradas. Se llevaron a cabo investigaciones extensas sobre los winglets diseñando seis configuraciones de winglet para el ala del 4R-UAV. Los winglets de tipo mezclado funcionaron bien y mejoraron las propiedades de pre-estancamiento al disminuir la resistencia (hasta un 10%) del ala. La principal mejora en el rendimiento se encontró en los primeros ángulos de ataque. En el paso final, se analizó el efecto combinado de los PFCDs integrados. El ala final (con MVGs y winglets integrados) también mostró un rendimiento mejorado con un aumento de casi el 6% en la relación de sustentación a resistencia en condiciones de crucero. La ventaja aerodinámica limitada lograda a partir de los PFCDs en aplicaciones de UAV de pequeña escala puede ser útil en misiones específicas (civiles o militares). Se planean más verificaciones en el futuro mediante pruebas experimentales y de vuelo.