Caracterización de actuador piezoeléctrico para sistema de control de flujo activo

Abstract

En las últimas décadas, el interés en el estudio de la aerodinámica a bajo número de Reynolds ha aumentado, debido al desarrollo de aplicaciones que trabajan dentro de esta categoría, como por ejemplo, los vehículos aéreos no tripulados (UAV) o micro-vehículos aéreos (MAV), entre otros. Sin embargo, los diseños convencionales de alas llevados a esta condición de flujo presentan una disminución sensible en su performance, fundamentalmente causada por la separación prematura de la capa límite. En este contexto, toman relevancia los dispositivos de control de flujo, ya que permiten mejorar la performance a partir de sistemas que cambian el campo de flujo en las inmediaciones del cuerpo. Particularmente, se destacan los sistemas de control de flujo activo, que consisten en producir los cambios requeridos en el flujo a partir de la inyección de energía, teniendo la capacidad de activarse o desactivarse en función de la necesidad. Una metodología de control de flujo activo de estudio reciente se basa en el concepto de shape morphing, que consiste en producir una excitación periódica en el flujo a partir de la variación de la curvatura de un perfil alar. Dicha excitación desencadena una inestabilidad inherente del campo de flujo, que desata la transición laminar-turbulenta de la capa límite, energizando la misma y permitiendo el retraso del fenómeno de desprendimiento. Para producir el cambio de curvatura del perfil alar en el tiempo existen diversas metodologías, entre las que destacan la utilización de actuadores piezoeléctricos. los cuales se expanden o contraen en función de la tensión de excitación aplicada. Al vincularlos a una superficie deformable como una placa, la expansión o contracción producirá una deformación de flexión, curvando la superficie. En este trabajo, se presentan los avances alcanzados en la caracterización de la deformación estática de un actuador piezoeléctrico, que será utilizado como sistema de control de flujo activo en perfiles aerodinámicos. La caracterización se llevó a cabo a partir de la evaluación de la curvatura máxima generada por el actuador montado sobre una placa de aluminio, excitada con señales de tensión continua de distintas intensidades.