Accionamiento Mediante Actuadores Piezoeléctricos De Alas Flexibles Para Micro-Vehículos Aéreos Súper Maniobrables Inspirados En La Biología.

Abstract

En este trabajo se desarrolla un modelo de ala flexible que permite imitar algunas deformaciones
elásticas observadas en alas de insectos y aves pequeñas. Estas deformaciones son necesarias para
inducir mecanismos aerodinámicos inestacionarios que les posibilitan maniobrar y volar. Con el modelo
numérico desarrollado se puede analizar estática y dinámicamente el comportamiento flexional de
una superficie alar (superficie sustentadora) cuya flexibilidad se concentra en una viga que va desde
la raíz del ala hasta cubrir casi completamente la envergadura de la misma. Para inducir deformaciones
elásticas en la viga asociada al ala, se distribuyen actuadores piezo-eléctricos del tipo PZT sobre las
caras superior e inferior de la viga. Las deformaciones mecánicas se consiguen aplicando en los actuadores
una diferencia de potencial variable en el tiempo. Las ecuaciones de movimiento y aquéllas que describen
el acoplamiento electromecánico del conjunto viga-actuadores PZT son discretizadas mediante elementos
finitos. La superficie alar se modela aerodinámicamente mediante un método de red de vórtices. El
cambio de forma de la red de vórtices es descripto por el desplazamiento del conjunto de puntos nodales
que definen la red. Como se muestra en otro trabajo de los mimos autores, estos desplazamientos se
pueden obtener a partir de los desplazamientos y rotaciones de los nudos de la malla de elementos finitos
utilizada para discretizar la viga. En este trabajo se presenta el desarrollo de un algoritmo numérico que
permite integrar en el dominio del tiempo las ecuaciones de movimiento-acoplamiento electromecánico
del sistema viga-actuadores. Este esfuerzo forma parte de un proyecto de mayor envergadura cuyo objetivo
general es estudiar como integrar sistemas físicos, espacial y temporalmente distribuidos, con datos de
la biología experimental y con computación de alta performance para lograr diseños innovadores de
micro-vehículos aéreos súper-maniobrables, no tripulados, de alas batientes inspirados en la biología.