Control de Vibraciones Aeroelásticas Mediante Transductores Piezoeléctricos

BELTRAMO, EMMANUEL; PÉREZ SEGURA, MARTÍN EDUARDO; BREWER, ALEJANDRO TULIO; PREIDIKMAN, SERGIO

Mendoza

Congreso; CATE 2021 - Congreso Argentino de Tecnología Espacial; 2021

Asociación Argentina de Tecnología Espacial

En los últimos años, el uso de los materiales piezoeléctricos ha adquirido un papel preponderante en laindustria aeronáutica. Entre sus principales aplicaciones se destacan el monitoreo de daño estructural, elcontrol activo o pasivo de vibraciones, la cosecha de energía y el control adaptativo de la geometría deestructuras flexibles. En este trabajo se explora numéricamente la posibilidad de controlar las vibracionesmecánicas de origen aeroelástico de alas de gran alargamiento y muy flexibles a partir del uso de transductorespiezoeléctricos. Se considera un ala multifuncional cuya estructura se compone de un materialelástico con dos transductores piezoeléctricos embebidos. Estos transductores tienen una doble función:por un lado, constituyen un dispositivo absorbedor junto a una resistencia eléctrica y, por otro lado, sedesempeñan como actuadores. Para estudiar el comportamiento aeroelástico del sistema, se somete el alaa cargas aerodinámicas provenientes de una corriente de aire y se emplean los transductores alternativamenteen sus dos funciones. Se realizan simulaciones numéricas en el dominio del tiempo por medio deuna implementación computacional que se basa en el paradigma de co-simulación. Esta estrategia combinaun modelo piezoelástico, que se sustenta en el método de elementos finitos, con un modelo aerodinámico,basado en el método de la red de vórtices inestacionario y no lineal. Para las simulaciones, se adoptaa la resistencia eléctrica como parámetro de control. Los resultados obtenidos se consideran prometedores,ya que muestran la factibilidad de reducir vibraciones no deseadas, e inclusive aumentar la velocidadcrítica de “flutter”, mediante la incorporación, en la estructura portante del ala multifuncional, de un circuitopiezoeléctrico que absorbe energía de la estructura y la disipa en el medio circundante.