Modelado de Amortiguamiento de Movimiento de Alas Batientes Inspiradas en la Biología y Su Aplicación en el Análisis de Estabilidad de Vuelo Lateral
Autores: Liu, Ziming; Wang, Yixin; Weng, Jialiang; Shi, Gan; Chen, Hua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Modelado de Amortiguamiento de Movimiento de Alas Batientes Inspiradas en la Biología y Su Aplicación en el Análisis de Estabilidad de Vuelo Lateral
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos micro con alas batientes inspirados en la biología
Modelado de amortiguación de movimiento
Análisis de estabilidad de vuelo lateral
Modelo de amortiguación aerodinámica
Alas flexibles
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Los vehículos aéreos micro con alas batientes inspirados en la biología (FWMAVs) son un foco de investigación en vehículos aéreos micro debido a su alta maniobrabilidad y capacidades de suspensión. Un modelado preciso de la amortiguación del movimiento es un requisito previo para el rechazo de perturbaciones de actitud y el diseño de leyes de control. Abordando los problemas clave en la investigación existente, a saber, la baja eficiencia computacional de las simulaciones aerodinámicas de alas flexibles de alta fidelidad y la incapacidad de las suposiciones de alas rígidas eficientes para capturar la deformación dinámica de las alas flexibles, este documento investiga el modelado de la amortiguación del movimiento para FWMAVs y su aplicación al análisis de estabilidad de vuelo lateral. Primero, se establece un modelo de amortiguación aerodinámica bajo parámetros de movimiento lateral al aproximar la superficie del ala flexible utilizando la topología espacial del vástago y las venas. En segundo lugar, se realizan simulaciones numéricas de la trayectoria de aleteo y la amortiguación del movimiento. Posteriormente, se verifica la validez y fiabilidad del modelo a través de experimentos en túnel de viento y en mesa giratoria. Finalmente, aprovechando este modelo, se derivan ecuaciones de dinámica de vuelo lateral para realizar un análisis de estabilidad lateral. Los resultados abordan eficazmente la brecha en la evaluación de la amortiguación aerodinámica inducida por el aleteo para alas flexibles, proporcionando un modelo de amortiguación analítico preciso, un marco de simulación eficiente y un método de evaluación de dinámica de lazo abierto efectivo para la rápida iteración del diseño y el desarrollo de algoritmos de control de FWMAVs.
Descripción
Los vehículos aéreos micro con alas batientes inspirados en la biología (FWMAVs) son un foco de investigación en vehículos aéreos micro debido a su alta maniobrabilidad y capacidades de suspensión. Un modelado preciso de la amortiguación del movimiento es un requisito previo para el rechazo de perturbaciones de actitud y el diseño de leyes de control. Abordando los problemas clave en la investigación existente, a saber, la baja eficiencia computacional de las simulaciones aerodinámicas de alas flexibles de alta fidelidad y la incapacidad de las suposiciones de alas rígidas eficientes para capturar la deformación dinámica de las alas flexibles, este documento investiga el modelado de la amortiguación del movimiento para FWMAVs y su aplicación al análisis de estabilidad de vuelo lateral. Primero, se establece un modelo de amortiguación aerodinámica bajo parámetros de movimiento lateral al aproximar la superficie del ala flexible utilizando la topología espacial del vástago y las venas. En segundo lugar, se realizan simulaciones numéricas de la trayectoria de aleteo y la amortiguación del movimiento. Posteriormente, se verifica la validez y fiabilidad del modelo a través de experimentos en túnel de viento y en mesa giratoria. Finalmente, aprovechando este modelo, se derivan ecuaciones de dinámica de vuelo lateral para realizar un análisis de estabilidad lateral. Los resultados abordan eficazmente la brecha en la evaluación de la amortiguación aerodinámica inducida por el aleteo para alas flexibles, proporcionando un modelo de amortiguación analítico preciso, un marco de simulación eficiente y un método de evaluación de dinámica de lazo abierto efectivo para la rápida iteración del diseño y el desarrollo de algoritmos de control de FWMAVs.