Los vehículos aéreos de tamaño reducido han ganado una preponderancia notable en los últimos años debido a sus potenciales aplicaciones en un sinfín de campos, tanto en vuelo exterior como en vuelo interior. Además, el hecho de su tamaño reducido permite desarrollar y explorar tecnologías muy innovadoras, como es el caso de un trabajo de investigación que se ha llevado a cabo para incrementar las capacidades de vuelo de una aeronave de tamaño reducido.

Fruto de la colaboración entre la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE), de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial del Ministerio de Defensa (INTA), el trabajo desarrollado ha dado como resultado un “micro dron bioinspirado” con geometría alar deformable en el que se han sustituido los elementos mecánicos móviles por superficies aerodinámicas deformables por medio de materiales inteligentes en un ala, lo que conlleva un impacto en la mejora de las actuaciones del aparato.

Detalles del prototipo relizado: vista general del vehículo. (a) y detalle del actuador piezoeléctrico instalado en el ala (b). Fuente: UPM.

El trabajo de investigación ha consistido en la integración de materiales compuestos en un ala, de manera que la modificación de la geometría se fundamentara en geometría alar adaptativa, es decir, sin elementos mecánicos, ya que estos son de respuesta temporal más baja.

Se han utilizado materiales compuestos inteligentes conocidos como MFC (macro fiber composites) que han sido adheridos a la parte interna del ala. Controlando a voluntad su voltaje se modifica la geometría del ala y, por tanto, las características aerodinámicas y las actuaciones se verán claramente alteradas y controladas en función de la maniobra del vehículo. De esta manera, teniendo en cuenta el control electrónico del sistema, esta modificación controlada de la curvatura permite un ajuste inmediato y eficiente de la geometría alar, que modifica las características aerodinámicas y las adapta al perfil de vuelo.

“Estamos hablando de que un aumento de la curvatura conduce a modificar las características aerodinámicas del dron. Por ejemplo, un incremento del coeficiente de sustentación máximo permite al vehículo aéreo volar a velocidades inferiores, que permitan acomodarse a diferentes requisitos de las cargas (cámaras fotográficas, de vídeo, sensores atmosféricos, etc.), o bien que las operaciones de despegue y aterrizaje sean más cortas”, señalan los investigadores. Esta versatilidad incrementada permite que el vehículo se pueda adaptar a diferentes escenarios de misión, haciendo que se convierta en un valor positivo en diferentes aplicaciones. Así, sus capacidades para posibles misiones estarán claramente extendidas.

Concepto del diseño de un micro vehículo aéreo bioinspirado basado en materiales inteligentes. Autor: Ángel A. Rodríguez Sevillano (ETSIAE-UPM).

Los resultados obtenidos en la investigación demuestran que el control y la maniobrabilidad del vehículo es claramente viable utilizando estos sistemas basados en materiales compuestos inteligentes, de forma que la integración de los mismos abre nuevos caminos para investigar en la ingeniería aeroespacial, en el campo de la mecánica de vuelo, con nuevos elementos de mejora de las características aerodinámicas y en las actuaciones. En opinión de los investigadores participantes en el estudio, “los materiales compuestos inteligentes serán el paso previo al desarrollo de estrategias innovadoras en el desarrollo de leyes de control adaptativo”.

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