Estudio aerodinámico de aviones inteligentes no-tripulados con alas que mutan

MAURO MAZA; SERGIO PREIDIKMAN; JULIO C. MASSA

Mar del Plata, Argentina

Congreso; CATE 2009 - V CONGRESO ARGENTINO DE TECNOLOGIA ESPACIAL; 2009

AATE - Asociación Argentina de Tecnología Espacial

En este trabajo se presenta el desarrollo de una herramienta de simulación numérica de alta fidelidad que permite investigar el comportamiento aerodinámico no-lineal y no-estacionario de vehículos aéreos no-tripulados inspirados en el vuelo natural con alas que cambian de forma (morphing-wings ). El problema es abordado introduciendo un modelo aerodinámico que permite predecir: (a) el campo de movimiento del fluido alrededor de la estructura del ala que muta dinámicamente, y (b) las cargas aerodinámicas actuantes sobre esta estructura; modelos cinemáticos para alas de vehículos aéreos no-tripulados inspirados en el vuelo natural con alas que cambian de forma dinámicamente; y un método que permite combinar estos dos modelos. La idea fundamental consiste en tratar el flujo de aire y la estructura del ala del UAV como elementos de un sistema dinámico unificado; e integrar numéricamente, en forma simultánea e interactiva en el dominio del tiempo todas las ecuaciones gobernantes. Se implementó una versión del método conocido como “unsteady vortex-lattice” (UVLM), una generalización del “vortex-lattice method”, ampliamente utilizado para el cálculo de flujos incompresibles y estacionarios. Esta técnica de la dinámica de fluidos tiene en cuenta las no-linealidades aerodinámicas asociadas con ángulos de ataque, deformaciones estáticas, flujos dominados por vorticidad, y comportamiento no-estacionario. Las no linealidades cinemáticas y aerodinámicas incluidas en el modelo permiten analizar movimientos del ala que incluyen grandes ángulos y grandes desplazamientos productos de la mutación. Mediante el uso del UVLM también es posible estimar, en el dominio del tiempo, la distribución de vorticidad asociada a la sábana vorticosa adherida a los sólidos, y la distribución de vorticidad y forma de las estelas emitidas desde los bordes filosos de la estructura inmersa en el fluido. Además, permite tener en cuenta todas las posibles interferencias aerodinámicas.