Un paso más cerca de helicópteros inteligentes
En el seno del proyecto COMROTAG (Development and testing of computational methods to simulate helicopter rotors with active gurney flap), parte de la Empresa Común Cielo Limpio, el equipo de trabajo se centró en los sistemas de aletas gurney activas en las palas del rotor del helicóptero. La adaptación de estos sistemas Las simulaciones informáticas permitieron al equipo del proyecto examinar la configuración de estos actuadores en distintas condiciones de vuelo. «Durante las simulaciones de vuelo, se ajustaron los controles de la inclinación de las palas a fin de obtener del rotor la fuerza propulsora y los momentos deseados. La denominada carga de potencia se utilizó para comparar distintas configuraciones», afirma el Dr. Wienczyslaw Stalewski del Instytut Lotnictwa de Polonia, que coordina este proyecto de investigación. Aletas gurney activas Entre los conceptos de pala inteligente que se están desarrollando, las aletas gurney activas han sido seleccionadas en el marco de la iniciativa Cielo Limpio y su demostrador de tecnología integrada de rotor basculante ecológico. Dicha elección se basó en su posible impacto sobre el funcionamiento del helicóptero y en el grado de madurez de la tecnología. La instalación activa de aletas gurney en la fase de repliegue del movimiento de las palas del rotor mejora tanto la sustentación del rotor basculante como su rendimiento general. Esta tecnología, que actualmente se encuentra en una etapa avanzada de desarrollo, necesita sin embargo que se realicen numerosos estudios y ensayos en túnel de viento de las palas del rotor a fin de lograr su validación. «El objetivo del proyecto COMROTAG fue evaluar por medios computacionales los beneficios de las aletas gurney activas en las palas del rotor en vuelos de helicóptero a escala real», afirma el Dr. Stalewski. Además de tener en cuenta las distintas fuerzas aerodinámicas asociadas, el equipo del proyecto tuvo que identificar combinaciones de los niveles de ampliación para el mecanismo, la dirección del flujo de aire y la velocidad. «Afortunadamente, se superaron las dificultades en la reproducción del fenómeno de la pérdida aerodinámica profunda que se observa en la pala del rotor replegable y, además, conseguimos equilibrar el rotor del helicóptero en esta condición de vuelo tan peligrosa. Esto requirió un esfuerzo computacional mucho mayor que en las simulaciones de vuelo sin pérdidas aerodinámica», añade. Dinámica de fluidos computacional (DFC) en vuelo El módulo del «rotor virtual» que está desarrollando el Instytut Lotnictwa se modificó para modelar con precisión el embaderamiento y el batimiento de las palas del modelo, así como el movimiento cíclico de las aletas gurney activas. Este conjunto de funciones definidas por el usuario se vinculó al software comercial DFC «Ansys Fluent», el cual se utiliza habitualmente en la ingeniería aeronáutica. «El movimiento de la aleta se reprodujo mediante deformaciones locales de la malla computacional adyacente. La metodología de deformación de la malla, desarrollada específicamente para COMROTAG, demostró ser una alternativa eficaz a los métodos de sobreposición de cuadrícula», comenta el Dr. Stalewski. Los resultados de la simulación proporcionan datos valiosos a los investigadores que trabajan en la integración de las aletas gurney activas en las palas del rotor. Los ensayos en helicópteros pueden planificarse para obtener condiciones de vuelo en las que los beneficios sean más perceptibles o para evitar situaciones peligrosas para la seguridad del vuelo». Se espera que la nueva metodología computacional facilite el desarrollo de soluciones para los sistemas de actuación que cumplan con los requisitos de durabilidad y fiabilidad de la industria aeroespacial. La próxima generación de helicópteros inteligentes pondrá pronto rumbo a nuestros cielos.
Palabras clave
Helicóptero inteligente, COMROTAG, aletas gurney activas, dinámica de fluidos computacional, industria aeroespacial