La deformación acoplada de alas de los ornitópteros mejora el control de actitud y el vuelo ágil
Autores: Cai, Yu; Su, Guangfa; Zhao, Jiannan; Feng, Shuang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La deformación acoplada de alas de los ornitópteros mejora el control de actitud y el vuelo ágil
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Alas de aves
Deformación morfológica de las articulaciones
ángulo de ala
Plegado en dirección de la envergadura
Torsión en dirección de la cuerda
Estructuras de torsión activa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Las alas de los pájaros son mecanismos exquisitos integrados con múltiples articulaciones de deformación morfológica. Las especies aviares más grandes son particularmente hábiles en utilizar los movimientos de aleteo, plegado y torsión de sus alas para controlar el ángulo y el área del ala. Estos movimientos implican principalmente diferentes tipos de plegado en dirección de la envergadura y torsión en dirección de la cuerda. Se pregunta si la maniobrabilidad ágil de los pájaros se basa en el acoplamiento complejo de estos cambios morfológicos en las alas. Para investigar este tema, diseñamos una estructura de ala de dos secciones para un ornitorrinco capaz de controlar simultáneamente tanto el plegado en dirección de la envergadura como la torsión en dirección de la cuerda y la aplicamos a la investigación sobre el control de rumbo. Los datos experimentales recopilados de vuelos al aire libre describen las diferentes capacidades de vuelo entre los estados de ala activa de torsión convencional y de dos secciones, indicando que la incorporación de una estructura de torsión activa mejora la agilidad y maniobrabilidad de esta novedosa aeronave de aleteo. En los experimentos sobre control de guiñada, observamos algunos fenómenos peculiares: aunque el movimiento de torsión de las alas del ornitorrinco de torsión activa se asemeja al control de alerones de un ala fija, debido al intrincado acoplamiento del aleteo y plegado del ala, el ornitorrinco, bajo el control de estructuras de torsión activa, exhibió una dirección de guiñada opuesta a la dirección esperada (aplicando directamente la lógica asumida por el control de alerones de ala fija). Abordando este fenómeno específico, proporcionamos una explicación plausible del modelo. En resumen, nuestro estudio con mecanismos de torsión activa en ornitorrincos corrobora el impacto positivo de la deformación activa en su agilidad de actitud, lo cual es beneficioso para el diseño de aeronaves similares inspiradas en la biología en el futuro.
Descripción
Las alas de los pájaros son mecanismos exquisitos integrados con múltiples articulaciones de deformación morfológica. Las especies aviares más grandes son particularmente hábiles en utilizar los movimientos de aleteo, plegado y torsión de sus alas para controlar el ángulo y el área del ala. Estos movimientos implican principalmente diferentes tipos de plegado en dirección de la envergadura y torsión en dirección de la cuerda. Se pregunta si la maniobrabilidad ágil de los pájaros se basa en el acoplamiento complejo de estos cambios morfológicos en las alas. Para investigar este tema, diseñamos una estructura de ala de dos secciones para un ornitorrinco capaz de controlar simultáneamente tanto el plegado en dirección de la envergadura como la torsión en dirección de la cuerda y la aplicamos a la investigación sobre el control de rumbo. Los datos experimentales recopilados de vuelos al aire libre describen las diferentes capacidades de vuelo entre los estados de ala activa de torsión convencional y de dos secciones, indicando que la incorporación de una estructura de torsión activa mejora la agilidad y maniobrabilidad de esta novedosa aeronave de aleteo. En los experimentos sobre control de guiñada, observamos algunos fenómenos peculiares: aunque el movimiento de torsión de las alas del ornitorrinco de torsión activa se asemeja al control de alerones de un ala fija, debido al intrincado acoplamiento del aleteo y plegado del ala, el ornitorrinco, bajo el control de estructuras de torsión activa, exhibió una dirección de guiñada opuesta a la dirección esperada (aplicando directamente la lógica asumida por el control de alerones de ala fija). Abordando este fenómeno específico, proporcionamos una explicación plausible del modelo. En resumen, nuestro estudio con mecanismos de torsión activa en ornitorrincos corrobora el impacto positivo de la deformación activa en su agilidad de actitud, lo cual es beneficioso para el diseño de aeronaves similares inspiradas en la biología en el futuro.