Diseño de alas de forma variable basado en el conocimiento

El diseño de alas de forma variable debe satisfacer dos requisitos contradictorios. En concreto, la superficie exterior debe ser suficientemente flexible para que la cantidad de energía consumida para adaptar la forma de las alas sea mínima. Al mismo tiempo, debe ser suficientemente rígida para mantener la nueva forma bajo las cargas aerodinámicas cuando el mecanismo de variación de forma no actúe.

Un equipo de investigadores del proyecto MOSKIN (Morphing skin with tailored non-conventional laminate), financiado por la UE, ha propuesto un método basado en optimizar la aerodinámica, la rigidez y el accionamiento de una forma dada. La forma optimizada puede garantizar el rendimiento aerodinámico a la vez que los mecanismos y materiales empleados satisfacen los requisitos cinemáticos y estructurales.

El equipo del proyecto ha desarrollado un programa de modelización por elementos finitos para evaluar las deformaciones y las correspondientes sensibilidades que se utilizan para optimizar la rigidez de laminados de espesor variable con fibras orientadas. Las propiedades actualizadas del laminado se introducen a continuación en el programa y el bucle prosigue hasta que la superficie diseñada sea capaz de adoptar la forma que se ha predefinido como objetivo.

Los miembros del proyecto MOSKIN han demostrado las posibilidades del procedimiento de optimización en múltiples pasos empleando un panel de fibra recto con espesor variable. El panel diseñado se ha fabricado con una máquina automática de colocación de fibra y se ha probado con sacos de arena para simular las cargas aerodinámicas. Las deflexiones medidas concuerdan satisfactoriamente con los resultados del análisis por elementos finitos.

Cabe esperar que el programa informático de definición de estructuras compuestas, fruto de este proyecto, se aplique en las industrias aeroespacial, automovilística y eólica, en las que el diseño de estructuras compuestas convencionales y no convencionales es susceptible de mejoras. Dichas mejoras de diseño repercutirán a la postre en mejores comportamientos aeroelásticos así como en superiores propiedades térmicas y vibracionales.