Autores: Valdez, M. F., Preidikman S. y Flores Larsen, S. IX Congreso Argentino de Tecnología Espacial – CATE2017. Córdoba, Argentina, 26 al 28 de Abril de 2017.
Resumen: La siguiente generación de vehículos aéreos no-tripulados (UAVs) imitará a los pájaros, cambiando la forma de las alas para lograr mayor agilidad de vuelo. No sólo serán más pequeños y silenciosos, sino que serán capaces de maniobrar entre los edificios, pasarán por debajo de puentes elevados, y aterrizarán sobre lugares poco accesibles. Una nueva tecnología, llamada “morphing”, promete un avión que se reconfigura en vuelo, como lo hace un pájaro; se acerca el día en que un mismo avión podrá realizar tareas de lo más diversas.
En este trabajo se presenta un modelo aerodinámico inestacionario y no-lineal para el análisis de cargas aerodinámicas y del flujo en perfiles aerodinámicos con múltiples superficies de control distribuidas a lo largo del contorno del perfil. La acción de estos elementos de control se asemeja a la de las plumas en las alas de las aves que redireccionan el flujo de aire entre ellas para lograr mayor control, estabilidad y maniobrabilidad. El interés en este tipo de perfiles con múltiples superficies actuadoras es debido a su potencial aplicación en UAVs inteligentes con alas que cambian de forma (morphing-wings) inspirados en el vuelo natural.
El modelo aerodinámico empleado para calcular las cargas aerodinámicas de sustentación y resistencia (inducida), estimar la generación y evolución de las estelas vorticosas, así como su interacción con las superficies sólidas que encuentran en su recorrido, está basado en el método de red de vórtices no-lineal e inestacionario. Este método, extensamente empleado en la industria aeronáutica, pertenece a la familia de métodos de distribución de singularidades sobre la superficie del sólido inmerso en el seno del fluido, los cuales se fundan en la hipótesis de que toda la vorticidad del flujo está confinada en las capas límites sobre las superficies sólidas y en las estelas cuyos espesores se vuelven infinitesimales en el límite del número de Reynolds aproximándose a infinito.
Como parte de este trabajo, se evalúan las cargas aerodinámicas inestacionarias desde el momento en que las superficies de control son accionadas. Estas cargas son importantes ya que determinan respuesta del sistema inmediatamente posterior al accionamiento del control. Además, son de interés las cargas durante del régimen estacionario en el que los vórtices “de arranque” originados al accionar las superficies se encuentran lo suficientemente alejados de la estructura. A su vez, se presenta un estudio a distintos ángulos de ataque del perfil y ángulos de actuación de las superficies.