Resumen

La reducción del peso y el aumento de la sustentación han sido un objetivo importante del uso de microvehículos aéreos de alas batientes (FWMAV). Sin embargo, los FWMAV con mecanismos para limitar el ángulo de ataque (α) de forma artificial mediante una fuerza activa no pueden cumplir los requisitos específicos. Este estudio aplica un modelo bioinspirado que imita pasivamente las alas de cabeceo de los insectos para resolver este problema. En este modelo biónico de cabeceo pasivo, la raíz del ala equivale a un muelle de torsión. α obtenido mediante la resolución de la ecuación dinámica acoplada es similar al de los insectos y presenta una característica única con dos picos oscilantes durante la mitad de la carrera ascendente/descendente bajo la interacción de los momentos aerodinámicos, de torsión e inerciales. Un exceso de rigidez o flexibilidad deteriora la fuerza aerodinámica y la eficacia del ala de cabeceo pasivo. Con una rigidez torsional adecuada, el cabeceo pasivo puede mantener una alta eficiencia y mejorar la sustentación media en un 10% respecto al cabeceo activo. Esta observación corresponde a un claro aumento de la fuerza instantánea y a un vórtice del borde de ataque más concentrado. Este fenómeno puede atribuirse a un momento de vorticidad cuya componente en la dirección de sustentación crece a gran velocidad. También se propone una novedosa estrategia de control biónico de este modelo. Al igual que el ángulo de reposo en los insectos, el ángulo de reposo del modelo se ajusta para generar un momento de guiñada alrededor de la raíz del ala sin perder sustentación, lo que puede ayudar a cambiar la actitud y la trayectoria de un FWMAV durante el vuelo. Estos hallazgos pueden guiarnos a la hora de abordar diversas condiciones y requisitos de los diseños y aplicaciones de los FWMAV.

• Materias:Ingeniería biomédica Bioingeniería Biomecánica Neuronas Prótesis Extremidades (Cuerpo Humano) Articulación ósea
• Subjects:Biomedical engineering Bioengineering Biomechanics Neurons Prostheses Limbs (Human Body) Bone joint
• Palabras claves:ángulo de reposo, raíz del ala, ala de cabeceo pasivo, rigidez torsional adecuada, ángulo de ataque, requisitos del fwmav, estrategia de control biónico, modelo de cabeceo pasivo, microvehículo aéreo, ecuación dinámica acoplada
• Keywords:rest angle, wing root, passive pitching wing, appropriate torsional stiffness, angle of attack, requirements of fwmav, bionic control strategy, passive pitching model, micro air vehicle, coupled dynamic equation