Estudio numérico de inestabilidades aeroelásticas dinámicas en alas reconfigurables inspiradas en la biología

Abstract

Actualmente, un nuevo concepto de aeronave inteligente no-tripulada es sujeto de estudio en diversas disciplinas de la ingeniería aeronáutica. Este concepto utilizará una avanzada tecnología, conocida como morphing wings, que permitirá cambiar la geometría de las alas de una aeronave durante el vuelo, del mismo modo que lo hacen las aves, con el fin de satisfacer eficientemente los objetivos asignados en múltiples misiones. Para lograr la materialización de estos avanzados aviones con tecnología morphing wings aún quedan muchos aspectos técnicos por comprender. El comportamiento aeroelástico es un aspecto fundamental en el desempeño de vuelo de estas futuras aeronaves. Con respecto al concepto de ala reconfigurable denominado folding wings se han desarrollado estudios analíticos, numéricos y experimentales para predecir la velocidad y la frecuencia de flutter. La mayoría de los estudios teóricos, realizados sobre geometrías simples, consideran modelos que estiman las cargas aerodinámicas en el dominio de la frecuencia, lo que imposibilita estimar la respuesta aeroelástica a velocidades subcríticas y supercríticas (velocidades inferiores y superiores, respectivamente, a la velocidad de flutter). En este trabajo se presentan los resultados del estudio, desarrollado mediante simulaciones numéricas, de la inestabilidad aeroelástica dinámica, llamada flutter, en un modelo de ala reconfigurable inspirada en la biología. La geometría del ala está basada en datos extraídos de la literatura y corresponden a una gaviota de mar (Larus Argentatus). Para cambiar la forma de las alas se utiliza el mecanismo folding wings, comúnmente observado en el vuelo de algunas aves. Los resultados presentados en este trabajo son obtenidos con una herramienta de simulación aeroelástica, cuya formulación teórica e implementación computacional han sido presentadas en artículos previos.