Pronto, el Ejército de EE. UU. Podrá desplegar vehículos aéreos autónomos que pueden cambiar de forma durante el vuelo, según una nueva investigación presentada en el Foro de Aviación de la AIAA y el evento virtual de Exposition el 16 de junio.
Investigadores del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE. UU. Y la Universidad de Texas A&M publicaron los hallazgos de un estudio de dos años en interacción de estructura de fluido. Su investigación condujo a una herramienta que podrá optimizar rápidamente la configuración estructural paraFuturos vehículos de Elevación Vertical a la vez que representan adecuadamente la interacción entre el aire y la estructura.
Dentro del próximo año, esta herramienta se utilizará para desarrollar y optimizar rápidamente los vehículos Future Vertical Lift capaces de cambiar de forma durante el vuelo, optimizando así el rendimiento del vehículo a través de diferentes fases de vuelo.
"Considere una misión [de Inteligencia, Vigilancia y Reconocimiento] donde el vehículo necesita llegar rápidamente a la estación, o lanzarse, y luego intentar permanecer en la estación el mayor tiempo posible, o merodear", dijo el Dr. Francis Phillips, uningeniero aeroespacial en el laboratorio: "Durante los segmentos del tablero, las alas cortas son deseables para ir rápido y ser más maniobrables, pero para los segmentos más largos, las alas largas son deseables para permitir un vuelo de baja potencia y alta resistencia".
Esta herramienta permitirá la optimización estructural de un vehículo capaz de dicha transformación mientras se tiene en cuenta la deformación de las alas debido a la interacción fluido-estructura, dijo.
Una preocupación con los vehículos de morphing es lograr un equilibrio entre suficiente rigidez y suavidad de flexión para permitir el morphing ", dijo Phillips." Si el ala se dobla demasiado, entonces los beneficios teóricos de la morphing podrían negarse y también podrían conducir al controlproblemas e inestabilidades "
Los análisis de interacción fluido-estructura generalmente requieren acoplamiento entre un fluido y un solucionador estructural.
Esto, a su vez, significa que el costo computacional para estos análisis puede ser muy alto, en el rango de aproximadamente 10,000 horas centrales, para una sola configuración estructural y de fluido.
Para superar estos desafíos, los investigadores desarrollaron un proceso que desacopla el fluido y los solucionadores estructurales, lo que puede reducir el costo computacional para una sola ejecución hasta en un 80 por ciento, dijo Phillips.
El análisis de configuraciones estructurales adicionales también se puede realizar sin volver a analizar el fluido debido a este enfoque desacoplado, que a su vez genera ahorros de costos computacionales adicionales, lo que lleva a reducciones de múltiples órdenes de magnitud en el costo computacional al considerar este método dentro de una optimizaciónmarco de referencia.
En última instancia, esto significa que el Ejército podría diseñar vehículos multifuncionales Future Vertical Lift mucho más rápidamente que a través del uso de las técnicas actuales, dijo.
Durante los últimos 20 años, ha habido avances en la investigación en la transformación de vehículos aéreos, pero lo que hace que los estudios del Ejército sean diferentes es su mirada a la interacción fluido-estructura durante el diseño del vehículo y la optimización estructural en lugar de diseñar un vehículo primero y luego ver quéel comportamiento de interacción fluido-estructura será
"Esta investigación tendrá un impacto directo en la capacidad de generar vehículos para el futuro guerrero", dijo Phillips. "Al reducir el costo computacional para el análisis de interacción fluido-estructura, se puede lograr la optimización estructural de los futuros vehículos de elevación vertical en unmarco de tiempo mucho más corto "
Según Phillips, cuando se implementa dentro de un marco de optimización y junto con la fabricación aditiva, el futuro guerrero podrá usar esta herramienta para fabricar vehículos aéreos personalizados optimizados para usos específicos de la misión.
Phillips presentó este trabajo en un documento, Método desacoplado para análisis y diseño de interacción de estructura fluida en 3-D masivamente paralelizable, en coautoría de los doctores Todd Henry y John Hrynuk del laboratorio, así como Trent White, William de la Universidad de Texas A&MScholten y el Dr. Darren Hartl.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de investigación del ejército de EE. UU. . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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