Como resultado da colaboração entre a Escola Técnica Superior de Engenharia Aeronáutica e Espacial (ETSIAE), da Universidade Politécnica de Madrid (UPM), e o Instituto Nacional de Tecnologia Aeroespacial do Ministério da Defesa (INTA), o trabalho desenvolvido resultou num “microdrone bioinspirado” com geometria de asa deformável, no qual os elementos mecânicos móveis foram substituídos por superfícies aerodinâmicas deformáveis através de materiais inteligentes numa das asas, o que acarreta um impacto na melhoria do desempenho do dispositivo.
Detalhes do protótipo: vista geral do veículo (a) e pormenor do atuador piezoelétrico instalado na asa (b). Fonte: UPM.
O trabalho de investigação consistiu na integração de materiais compósitos numa asa, de modo a que a modificação da geometria se baseasse numa geometria de asa adaptativa, ou seja, sem elementos mecânicos, uma vez que estes apresentam uma menor resposta temporal.
Os materiais compósitos inteligentes, conhecidos como MFCs (compósitos de macrofibra), foram colados à parte interior da asa. Controlando-se precisamente a voltagem aplicada, a geometria da asa é modificada e, consequentemente, as características aerodinâmicas e o desempenho são claramente alterados e controlados de acordo com as manobras do veículo. Desta forma, considerando o controlo eletrónico do sistema, esta modificação controlada da curvatura da asa permite um ajuste imediato e eficiente da sua geometria, modificando as suas características aerodinâmicas e adaptando-as ao perfil de voo.
“Estamos a falar de como um aumento da curvatura leva a modificações nas características aerodinâmicas do drone. Por exemplo, um aumento do coeficiente de sustentação máximo permite que o veículo aéreo voe a velocidades mais baixas, acomodando diferentes requisitos de carga útil (câmaras, câmaras de vídeo, sensores atmosféricos, etc.) ou reduzindo os tempos de descolagem e aterragem”, explicam os investigadores. Esta maior versatilidade permite que o veículo se adapte a diferentes cenários de missão, tornando-o um recurso valioso em diversas aplicações. Assim, as suas capacidades para potenciais missões serão significativamente alargadas.
Conceito para o projeto de um microveículo aéreo bioinspirado baseado em materiais inteligentes. Autor: Ángel A. Rodríguez Sevillano (ETSIAE-UPM).
Os resultados da investigação demonstram que o controlo e a manobrabilidade dos veículos são claramente alcançáveis utilizando estes sistemas baseados em materiais compósitos inteligentes. A sua integração abre novos caminhos para a investigação em engenharia aeroespacial, especificamente na área da mecânica de voo, com novos elementos para melhorar as características e o desempenho aerodinâmico. De acordo com os investigadores envolvidos no estudo, "os materiais compósitos inteligentes serão o primeiro passo para o desenvolvimento de estratégias inovadoras para leis de controlo adaptativo".
