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Mediciones de Balance en Túnel de Viento de Colas Bioinspiradas para un MAV de Ala Fija

Autores: Bardera, Rafael; Rodríguez-Sevillano, Ángel. A.; Barroso, Estela; Matías, Juan Carlos; Sor Mendi, Suthyvann

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Mediciones de Balance en Túnel de Viento de Colas Bioinspiradas para un MAV de Ala Fija


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Colas de aves
Aerodinámica
Estabilidad
Estabilizadores horizontales
Eficiencia aerodinámica
Túnel de viento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las colas de los pájaros juegan un papel significativo en la aerodinámica y la estabilidad durante el vuelo. Este documento investiga el uso de estabilizadores horizontales bioinspirados para Vehículos Aéreos Micro (MAV) con geometría de ala-cuerpo de Zimmerman. Se presentan cinco configuraciones de estabilizadores horizontales bioinspirados. Luego, se realizan mediciones de fuerza de balance externo de 3 componentes de cada estabilizador horizontal en el túnel de viento. El Estabilizador Horizontal en Forma de Ventilador Cuadrado (cola HSF) se selecciona como el estabilizador horizontal óptimo que proporciona la mayor eficiencia aerodinámica durante el vuelo de crucero, manteniendo una alta estabilidad longitudinal en el vehículo. La integración de la cola HSF aumenta la eficiencia aerodinámica en más del 6% hasta un máximo del 17% en comparación con las otras alternativas, manteniendo el valor de resistencia aerodinámica más bajo durante la fase de crucero. Además, se realizan mediciones de balance para analizar la influencia de la deflexión de la cola HSF en los coeficientes aerodinámicos, resultando en un aumento de la fuerza de sustentación y una reducción de la resistencia aerodinámica con deflexiones negativas de la cola. Por último, los datos experimentales se validan con simulaciones CFD-RANS en estado estacionario para ángulos de ataque bajos, obteniendo una diferencia relativa en la medición de alrededor del 5% para el coeficiente de resistencia aerodinámica y alrededor del 10% para el coeficiente de sustentación durante el vuelo de crucero, lo que demuestra un alto grado de precisión en los coeficientes aerodinámicos obtenidos por balance externo en el túnel de viento. Este trabajo representa un enfoque novedoso a través de la implementación de un estabilizador horizontal inspirado en la estructura de las colas de los pájaros, que se espera produzca avances significativos tanto en estabilidad como en eficiencia aerodinámica, con el potencial de revolucionar la tecnología MAV.

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