Optimización de la forma aerodinámica de la intersección ala-fuselaje para una mínima resistencia por interferencia
Autores: Matos, Nuno M. B.; Marta, André C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización de la forma aerodinámica de la intersección ala-fuselaje para una mínima resistencia por interferencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Arrastre por interferencia
Intersección ala-fuselaje
Flujos secundarios
Condiciones de separación
Técnicas de optimización
Métricas aerodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
La resistencia por interferencia en las regiones de intersección entre el ala y el fuselaje es un fenómeno aerodinámico complejo donde pueden ocurrir flujos secundarios y condiciones de separación si no se abordan adecuadamente en el diseño de la aeronave. En este trabajo, se estudia la forma óptima de la región de intersección entre el ala y el fuselaje de un UAV MALE utilizando técnicas de optimización basadas en gradientes y deformación libre. Se emplean dinámicas computacionales de fluidos de alta fidelidad que resuelven las ecuaciones RANS, junto con la formulación adjunta correspondiente para calcular los gradientes de las métricas aerodinámicas. Se exploran diferentes técnicas de deformación de forma tanto para el fuselaje como para el ala, y se estudian varias combinaciones de variables de diseño. Se encontró que las deformaciones de forma del fuselaje eran más eficientes en la eliminación del flujo secundario cerca del borde de salida de la raíz del ala. Se demostró que reducir el área de la sección transversal del fuselaje cerca del borde de ataque del ala y aumentarla cerca del borde de salida reducía la resistencia, demostrando que la mitigación del flujo secundario es más relevante que la reducción del área frontal. Se obtuvo una reducción total de la resistencia al dar forma simultáneamente tanto al fuselaje como al ala en la región de intersección. La interfaz optimizada entre el ala y el fuselaje se mantuvo afilada, sin carenados, debido a la limitación de la técnica de deformación para modificar la topología original.
Descripción
La resistencia por interferencia en las regiones de intersección entre el ala y el fuselaje es un fenómeno aerodinámico complejo donde pueden ocurrir flujos secundarios y condiciones de separación si no se abordan adecuadamente en el diseño de la aeronave. En este trabajo, se estudia la forma óptima de la región de intersección entre el ala y el fuselaje de un UAV MALE utilizando técnicas de optimización basadas en gradientes y deformación libre. Se emplean dinámicas computacionales de fluidos de alta fidelidad que resuelven las ecuaciones RANS, junto con la formulación adjunta correspondiente para calcular los gradientes de las métricas aerodinámicas. Se exploran diferentes técnicas de deformación de forma tanto para el fuselaje como para el ala, y se estudian varias combinaciones de variables de diseño. Se encontró que las deformaciones de forma del fuselaje eran más eficientes en la eliminación del flujo secundario cerca del borde de salida de la raíz del ala. Se demostró que reducir el área de la sección transversal del fuselaje cerca del borde de ataque del ala y aumentarla cerca del borde de salida reducía la resistencia, demostrando que la mitigación del flujo secundario es más relevante que la reducción del área frontal. Se obtuvo una reducción total de la resistencia al dar forma simultáneamente tanto al fuselaje como al ala en la región de intersección. La interfaz optimizada entre el ala y el fuselaje se mantuvo afilada, sin carenados, debido a la limitación de la técnica de deformación para modificar la topología original.