Page 25

BOT_59

En profundidad Bioinspiración y drones Autores: Ángel Antonio Rodríguez- Sevillano, Miguel Ángel Barcala- Montejano, E.T.S.I. Aeronáutica y del Espacio, Universidad Politécnica de Madrid; Rafael Bardera-Mora, Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). Palabras clave: alas adaptativas, morphing, wing-grid, optimización de actuaciones, MAV, dispositivos MFC. Metas Tecnológicas relacionadas: MT 3.5.1. Introducción De todos es conocido el gran interés que ha alcanzado el desarrollo de ae-ronaves pilotadas por control remoto (drones, RPAS). Sus inicios se remon-tan a las mismas fechas en la que nació la aviación, tal y como la conocemos (en la primera década del siglo XX). Su auge y desarrollo actual deja pocas du-das a su aplicación presente y futura. Los vehículos y sistemas aéreos pilo-tados por control remoto hoy en día representan un campo de investigación realmente extenso, casi podríamos de-cir que sin límites. Algunos diseños in-novadores en el campo de la ingeniería aeroespacial que no son viables a día de hoy en la aviación convencional, se pue-den abordar en el campo de los drones. Los autores del artículo han centra-do sus estudios y desarrollos en el campo de los vehículos de tamaño reducido, es decir, de masa máxima al despegue no superior a 2,0 - 2,5 kg y dimensiones características no su-periores a 1 m; los denominados MAV (micro air vehicles). Su reducido cos-to de desarrollo permite explorar una amplia variedad de diseños. El diseño de este tipo de vehículos está fuertemente marcado por las ca-racterísticas aerodinámicas del flujo dado que operan a bajos números de Reynolds ( ), es decir, valores relativamente bajos de la velocidad de vuelo y de sus di-mensiones. Los elementos mecánicos que dotan de diferentes movimientos a las super-ficies aerodinámicas de las alas tienen el objetivo de modificar las fuerzas aerodi-námicas (L -lift- sustentación, y D -drag- Fig. 1. Quebrantahuesos (Gypaetus barbatus) “Lanuza”. Hoz de Jaca, Valle del Tena, Huesca. 2016. (Fuente: Miguel Barcala). resistencia) sobre las mismas para gene-rar cambios en las condiciones de vuelo de la aeronave, o producir maniobras. Estos cambios tienen su equivalente en la variación de la geometría de las aves en vuelo. Por tanto, un ave es una “aero-nave” de geometría variable. Además de buscar un diseño de drones de tamaño reducido, se trabajará sobre la capacidad de adaptar de forma efi-ciente su geometría en función de los requisitos del vuelo, siendo esta adapta-ción y variación de geometría fundamen-tada en una imitación o mimetismo de la naturaleza. En la medida en la que este cambio en una aeronave sea ajustable a los requerimientos de vuelo de forma eficiente, las actuaciones del vuelo se verán incrementadas u optimizadas. En el caso de los diseños presentados, se corresponderán con cambios en la for-ma en planta (wing-grid) y cambios en la geometría del perfil (curvatura). Para definir los cambios en las fuerzas aerodinámicas se suelen utilizar sus co-eficientes aerodinámicos adimensiona-les: . Si las condiciones del fluido (aire) no cambian, y las condiciones del vuelo y de la aeronave (V, S) tampoco, hablar de las fuerzas L, D o de sus coeficien-tes CL, CD serán equivalente. Modificación de las puntas de ala En su origen esencial, el vuelo surge a imitación de las aves. El mundo de la ae-ronáutica ha extraído multitud de ideas para implementar novedades en los diseños de las aeronaves. En otros cam-pos, muchas de las soluciones a proble-mas en ingeniería se han encontrado en la naturaleza. El nombre que recibe esta práctica de tomar como fuente de inspi-ración al mundo natural para resolver los problemas humanos es biomimetismo. Gran parte de las aves que son gran-des planeadoras tienen sus alas con plumas separadas en la punta; son las plumas primarias. Éstas se curvan hacia arriba y extienden verticalmente durante el vuelo formando ranuras en-tre ellas. Aparte de la creación eviden-te de sustentación (L), éstas plumas tienen otras funciones y efectos en la aerodinámica que han sido y son obje-to de estudio, como el control y estabi-lización en balanceo, prevención de la entrada en pérdida, valores del coefi-ciente de sustentación (CL) más elevados o reducción de la resistencia (D). Fig. 2. Desprendimiento de torbellinos en un ala rectangular y en otra igual, pero con aletas de borde marginal (wing-grid). A la derecha, visualización de corriente sobre dichos dispositivos. (Fuente: Laura Fuentes). Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 59. Cuarto trimestre 2018 25


BOT_59
To see the actual publication please follow the link above