马德里理工大学 (UPM) 高等航空航天工程技术学院 (ETSIAE) 与国防部国家航空航天技术研究所 (INTA) 合作,开发出一种“仿生微型无人机”,其机翼几何形状可变形,其中一侧机翼上的活动机械元件被可变形气动表面所取代,这显著提高了设备​​的性能。.


原型机细节:车辆整体视图(a)和安装在机翼上的压电致动器细节(b)。来源:UPM。.

该研究工作包括将复合材料集成到机翼中,以便基于自适应机翼几何形状来改变几何形状,即不使用机械元件,因为机械元件的时间响应较低。.

一种名为MFC(宏观纤维复合材料)的智能复合材料被粘合到机翼内侧。通过精确控制其电压,可以改变机翼的几何形状,从而根据飞行器的机动动作,显著改变和控制其空气动力学特性和性能。这样,结合系统的电子控制,对机翼曲率的这种可控改变能够即时有效地调整其几何形状,从而改变其空气动力学特性并使其适应飞行剖面。.

“我们正在探讨曲率增加如何改变无人机的空气动力学特性。例如,最大升力系数的增加可以让飞行器以更低的速度飞行,从而满足不同的有效载荷需求(例如相机、摄像机、大气传感器等),或者缩短起飞和着陆时间,” 研究人员解释道。这种增强的多功能性使飞行器能够适应不同的任务场景,使其成为各种应用中的宝贵资产。因此,其潜在任务能力将得到显著扩展。

 

基于智能材料的仿生微型飞行器设计概念。作者:Ángel A. Rodríguez Sevillano(ETSIAE-UPM)。.

研究结果表明,基于智能复合材料的系统能够显著提升飞行器的控制和机动性。它们的集成为航空航天工程,特别是飞行力学领域的研究开辟了新的途径,为提升气动特性和性能提供了新的要素。参与该研究的研究人员表示: “智能复合材料将是开发自适应控制律创新策略的第一步。”

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