Rol de la Morfología Activa en el Rendimiento Aerodinámico de Alas que Aletean en Vuelo en Formación
Autores: Billingsley, Ethan; Ghommem, Mehdi; Vasconcellos, Rui; Abdelkefi, Abdessattar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Rol de la Morfología Activa en el Rendimiento Aerodinámico de Alas que Aletean en Vuelo en Formación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Aves migratorias
Formación en V
Ventajas aerodinámicas
Vehículos aéreos micro
Morfología activa
Eficiencia propulsiva
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las aves migratorias tienen la capacidad de ahorrar energía durante el vuelo al organizarse en una formación en V. Este arreglo permite un aumento en la eficiencia general del grupo porque los vórtices de estela generados por cada una de las aves proporcionan un impulso adicional a cada miembro. Por lo tanto, las ventajas aerodinámicas de tal disposición de vuelo pueden ser aprovechadas en el proceso de diseño de vehículos aéreos micro. Una diferencia significativa al comparar la anatomía de las aves con el diseño de la mayoría de los vehículos aéreos micro es que las alas de las aves no son completamente rígidas. Las aves tienen la capacidad de modificar activamente sus alas durante el ciclo de aleteo. Dado estos aspectos del vuelo aviar, el objetivo de este trabajo es incorporar la flexión y torsión activas en múltiples pares de alas que aletean organizadas en una formación en V e investigar su comportamiento aerodinámico utilizando el método de malla de vórtices no estacionarios. Para ello, se consideran las dos primeras formas de modo de flexión y torsión de una viga en voladizo y se examinan las características aerodinámicas de las alas modificadas para una variedad de ángulos de formación en V, mientras se cambia el tamaño del grupo con el fin de determinar la configuración óptima que resulta en la máxima eficiencia propulsiva. El simulador aerodinámico que incorpora la modificación prescrita se verifica cualitativamente utilizando datos experimentales obtenidos de vuelos de cernícalo entrenados. Los resultados de la simulación demuestran que la flexión y torsión acopladas de la primera forma de modo producen la mayor eficiencia propulsiva en un rango de ángulos de formación. Además, se encuentra que la configuración óptima en términos de eficiencia propulsiva es una formación en V de cinco cuerpos que incorpora la flexión y torsión acopladas de la primera forma de modo a un ángulo de formación de 140 grados. Estos resultados indican la posible mejora en el rendimiento aerodinámico del vuelo en formación al introducir la modificación activa y la bioinspiración.
Descripción
Las aves migratorias tienen la capacidad de ahorrar energía durante el vuelo al organizarse en una formación en V. Este arreglo permite un aumento en la eficiencia general del grupo porque los vórtices de estela generados por cada una de las aves proporcionan un impulso adicional a cada miembro. Por lo tanto, las ventajas aerodinámicas de tal disposición de vuelo pueden ser aprovechadas en el proceso de diseño de vehículos aéreos micro. Una diferencia significativa al comparar la anatomía de las aves con el diseño de la mayoría de los vehículos aéreos micro es que las alas de las aves no son completamente rígidas. Las aves tienen la capacidad de modificar activamente sus alas durante el ciclo de aleteo. Dado estos aspectos del vuelo aviar, el objetivo de este trabajo es incorporar la flexión y torsión activas en múltiples pares de alas que aletean organizadas en una formación en V e investigar su comportamiento aerodinámico utilizando el método de malla de vórtices no estacionarios. Para ello, se consideran las dos primeras formas de modo de flexión y torsión de una viga en voladizo y se examinan las características aerodinámicas de las alas modificadas para una variedad de ángulos de formación en V, mientras se cambia el tamaño del grupo con el fin de determinar la configuración óptima que resulta en la máxima eficiencia propulsiva. El simulador aerodinámico que incorpora la modificación prescrita se verifica cualitativamente utilizando datos experimentales obtenidos de vuelos de cernícalo entrenados. Los resultados de la simulación demuestran que la flexión y torsión acopladas de la primera forma de modo producen la mayor eficiencia propulsiva en un rango de ángulos de formación. Además, se encuentra que la configuración óptima en términos de eficiencia propulsiva es una formación en V de cinco cuerpos que incorpora la flexión y torsión acopladas de la primera forma de modo a un ángulo de formación de 140 grados. Estos resultados indican la posible mejora en el rendimiento aerodinámico del vuelo en formación al introducir la modificación activa y la bioinspiración.