Sobre la Dinámica de Alas Flexibles para el Diseño de un UAV de Alas Batientes
Autores: Silva, Renan Cavenaghi; Bueno, Douglas D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Sobre la Dinámica de Alas Flexibles para el Diseño de un UAV de Alas Batientes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Aplicaciones
UAVs
Consideraciones de diseño
Ala flexible
Inspirada en la biología
Ala que bate
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El número creciente de aplicaciones que involucran el uso de UAVs ha motivado la investigación de consideraciones de diseño que aumenten la seguridad, la resistencia, el alcance y la capacidad de carga útil de estos vehículos. En este artículo, se investiga la dinámica de un ala flexible que bate, centrada en el diseño de UAVs bioinspirados. Se propone un modelo dinámico del UAV de ala batiente utilizando elementos de viga 2D definidos en la formulación de coordenadas nodales absolutas, y el batir se impone a través de ecuaciones de restricción acopladas a la ecuación de movimiento utilizando multiplicadores de Lagrange. Las trayectorias de coordenadas nodales se obtienen integrando la ecuación de movimiento utilizando el algoritmo de Runge-Kutta. El batir impuesto se modula utilizando una función suave propuesta para reducir las vibraciones transitorias al inicio del movimiento. Los resultados muestran que la flexibilidad del ala produce diferencias significativas en comparación con los modelos de ala rígida, dependiendo de la frecuencia de batido. Se obtiene una amplitud limitada de oscilación al considerar una estrategia de batido no resonante, mientras que en resonancia, los niveles de energía aumentan de manera eficiente. Los resultados también demuestran la influencia de diferentes estrategias de batido en la disipación de energía, que son relevantes para aumentar el tiempo de vuelo. El enfoque propuesto es una alternativa interesante para diseñar UAVs de ala batiente flexibles y bioinspirados.
Descripción
El número creciente de aplicaciones que involucran el uso de UAVs ha motivado la investigación de consideraciones de diseño que aumenten la seguridad, la resistencia, el alcance y la capacidad de carga útil de estos vehículos. En este artículo, se investiga la dinámica de un ala flexible que bate, centrada en el diseño de UAVs bioinspirados. Se propone un modelo dinámico del UAV de ala batiente utilizando elementos de viga 2D definidos en la formulación de coordenadas nodales absolutas, y el batir se impone a través de ecuaciones de restricción acopladas a la ecuación de movimiento utilizando multiplicadores de Lagrange. Las trayectorias de coordenadas nodales se obtienen integrando la ecuación de movimiento utilizando el algoritmo de Runge-Kutta. El batir impuesto se modula utilizando una función suave propuesta para reducir las vibraciones transitorias al inicio del movimiento. Los resultados muestran que la flexibilidad del ala produce diferencias significativas en comparación con los modelos de ala rígida, dependiendo de la frecuencia de batido. Se obtiene una amplitud limitada de oscilación al considerar una estrategia de batido no resonante, mientras que en resonancia, los niveles de energía aumentan de manera eficiente. Los resultados también demuestran la influencia de diferentes estrategias de batido en la disipación de energía, que son relevantes para aumentar el tiempo de vuelo. El enfoque propuesto es una alternativa interesante para diseñar UAVs de ala batiente flexibles y bioinspirados.