De la Biología a los Insectos Robots: Desarrollo de un Código Computacional Interactivo para Estudiar la Cinemática de Alas Batientes

BRUNO A. ROCCIA; SERGIO PREIDIKMAN; JULIO MASSA

San Luis

Congreso; XVII Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones, ENIEF 2008; 2008

Las aves y los insectos han desarrollado modos de locomoción muy efectivos mediante el uso de alas batientes que producen, al mismo tiempo, sustentación y empuje a partir de movimientos complejos relativos a sus trayectorias de vuelo. Estos mecanismos constituyen una alternativa muy atractiva para desarrollar micro-vehículos aéreos capaces de operar en espacios reducidos donde se requiere una marcada capacidad de maniobra (súper-maniobrabilidad) entre otras aplicaciones posibles. La cinemática que caracteriza el “vuelo natural” de insectos es bastante compleja, involucrando simultá-neamente rotaciones, oscilaciones y cambios significativos en el ángulo de ataque. Todo esto permite que las alas sigan trayectorias extremadamente complicadas produciendo distintos mecanismos de vuelo que son eficaces cuando los números de Reynolds son bajos. Algunos de estos mecanismos, como por ejemplo el retraso de la pérdida dinámica, la circulación adicional generada por la rotación del ala y la captura de la estela, entre otros, ofrecen ventajas únicas respecto de los bien conocidos vehículos aéreos de alas fijas, tales como mejor sustentación y capacidad de generación de empuje sin la necesidad de incrementar el peso. En este trabajo se presenta un código de computación interactivo que sirve como nexo entre el lenguaje “descriptivo” utilizado por los biólogos y el lenguaje “predictivo” usado por los ingenieros. El código desarrollado en este esfuerzo facilita grandemente el estudio y análisis de los patrones cinemáticos asociados a diferentes condiciones del vuelo natural, como por ejemplo el hover. El programa cuenta con una interfase gráfica que permite visualizar los resultados provenientes de las simulaciones numéricas como así también las variables características que intervienen en cada ciclo de batimiento. El fin último de este trabajo es desarrollar herramientas de simulación para estudiar la dinámica y aerodinámica de insectos y pájaros pequeños, y desarrollar sistemas dinámicos finitos para estudiar la aeroelasticidad de insectos y pájaros como así también la aeroservoelasticidad de micro-vehículos aéreos de alas batientes.