Relaciones Cinemáticas Entre El Modelo Estructural Y El Modelo Aerodinámico Del Ala Flexible De Un Micro-Vehículo Aéreo De Alas Batientes.

Abstract

Para estudiar la dinámica del vuelo de micro-vehículos aéreos súper-maniobrables de alas
batientes inspirados en la biología, se utiliza un modelo conformado por dos cuerpos rígidos
interconectados y por dos alas flexibles acopladas elástica e inercialmente con la dinámica de grandes
desplazamientos y grandes rotaciones del conjunto multi-cuerpo. Para poder imitar las deformaciones
elásticas características de las alas de insectos y aves pequeñas se utiliza un modelo de ala flexible. La
superficie alar se modela aerodinámicamente como una sábana vorticosa y estructuralmente mediante
el uso de un modelo de viga con actuadores piezoeléctricos. La discretización espacial de la sábana
vorticosa (red de vórtices) depende de consideraciones puramente aerodinámicas y es independiente
de la discretización de la viga (malla de elementos finitos) que obedece únicamente a consideraciones
del cálculo estructural. En este trabajo se desarrolla una técnica general de interpolación que permite
relacionar los desplazamientos de los puntos nodales que definen la red de vórtices asociada a la
superficie sustentadora flexible (modelo aerodinámico) con los desplazamientos de los nudos de la
malla del modelo de elementos finitos (modelo estructural). Las técnicas presentadas en este trabajo
amplían y complementan el modelo numérico desarrollado en un trabajo anterior de los mismos
autores, para el análisis estático y dinámico del comportamiento flexional de una viga accionada
mediante actuadores piezo-eléctricos del tipo PZT, posibilitando la conexión entre el modelo de viga
con actuadores y el modelo aerodinámico de la superficie sustentadora. Además, le agregan
capacidades gráficas que permiten modificar “on-line” el tipo de excitación aplicada a los actuadores,
como así también su distribución a lo largo de la viga. Todo esto con el fin de obtener la deformación del
ala que se desee y también de producir películas que muestran la evolución temporal de la deformación
de la superficie sustentadora. El presente trabajo forma parte de un proyecto de mayor envergadura que
se está llevando a cabo en forma conjunta con la Universidad de Maryland en College Park, USA.