Investigación sobre el diseño y método de control de costillas de ala flexibles con comba variable en dirección de la...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Aeroespacial
• Ingeniería Mecánica
• Robótica

Sus antecedentes:

• Las alas de morfogénesis ofrecen un rendimiento aerodinámico mejorado, pero enfrentan desafíos en el control preciso y la integridad estructural.
• Las estrategias de control tradicionales luchan con parámetros no óptimos y requisitos de deformación variables en estructuras de morfogénesis.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar una novedosa estructura de costilla de ala acoplada rígida-flexible para mejorar la flexión continua en dirección de la cuerda.
• Diseñar una estrategia de control avanzada para el control preciso de la deformación de alas de morfogénesis.

Principales métodos:

• Optimización de la configuración híbrida rígida-flexible utilizando la parametrización de la línea de comba media y algoritmos genéticos.
• Optimización de topología y forma-tamaño para el segmento flexible, incorporando vigas curvas biónicas y subestructuras en forma de S.
• Desarrollo de un controlador difuso de modo deslizante proporcional-integral (PI-SMC) ajustado con músculos neumáticos biónicos como actuadores.

Principales resultados:

• La caja de ala de tres costillas logró una deflexión de 30° con una deflexión de costilla flexible de 15°, manteniendo las tensiones dentro del límite admisible para 7075Al-T6.
• El error de deformación se minimizó al 7,6%, con un control de flexión hacia abajo de 15° que exhibe un tiempo de ajuste de 6,06 s, un error de estado estacionario de 0,19° y un sobreimpulso del 1,8%.
• Validación de la estructura acoplada rígida-flexible y la efectividad del PI-SMC difuso en el control preciso de alas de morfogénesis.

Conclusiones:

• La estructura propuesta de costilla de ala acoplada rígida-flexible es factible y mejora el rendimiento de las alas de morfogénesis.
• El PI-SMC ajustado por difusos proporciona un control preciso y eficiente para aplicaciones de aeronaves de morfogénesis.
• Esta investigación ofrece una valiosa referencia técnica para el desarrollo de aeronaves de morfogénesis avanzadas.