Control activo de flujo en aeronaves
El sector de las aerolíneas depende fuertemente de las pruebas de modelos y componentes en túnel de viento para reducir o minimizar el tiempo, los gastos y los riesgos de las pruebas de vuelo. Los chorros a propulsión sintéticos que se generan al mover arriba y abajo aire o absorber y propulsar aire mediante una membrana o un diafragma forman parte del estudio de la aerodinámica de las aeronaves. Convencionalmente, los actuadores de chorro sintético se basan en un parche piezoeléctrico aplicado sobre un disco metálico, el cual se puede adquirir en el mercado y se utiliza para altavoces de baja calidad. La fiabilidad es un problema y no existe ninguna técnica fiable de monitorización del estado de salud. Para responder a la necesidad de disponer de un actuador de chorro sintético eficaz, eficiente y fiable en forma de unidad plug-and-play para pruebas en túnel de viento, un grupo de científicos inició el proyecto VELOCIRAPTOR, financiado por la Unión Europea. Pretendían proporcionar una alternativa avanzada y superior a las membranas actuales. En poco más de un año, VELOCIRAPTOR ha logrado obtener una matriz de treinta actuadores de chorro sintético en un solo sistema lineal. Además de aportar más densidad de potencia, el sistema de monitorización integrado aumentará la fiabilidad y la vida útil. Cada actuador utiliza un diafragma piezoeléctrico convencional montado sobre una placa de latón. El módulo de la matriz se ha obtenido mediante prototipado rápido y la fabricación admite geometrías más complejas con menos piezas por módulo y con un 75 % de reducción del tiempo de preparación. La densidad de potencia aumenta manteniendo la velocidad pico de salida del chorro en una profundidad útil un 50 % menor. Los sensores integrados en cada actuador de chorro sintético permiten monitorizar su estado de salud. Se espera que esta monitorización sea una base de futuros requisitos de certificación para los sistemas de control activo del flujo en vuelo, lo cual también preparará esta tecnología para otras aplicaciones. Mediante modificaciones relativamente sencillas en el diseño, VELOCIRAPTOR obtuvo un sistema avanzado de control activo del flujo (matriz de actuadores de chorro sintético) con monitorización integrada del estado de salud del sistema. Se construyó pensando en las necesidades de los ensayos en túnel de viento, pero es un candidato obvio para un posible uso en el control activo del flujo en vuelo. Este último punto es una parte importante de la investigación aeroespacial destinada a mejorar el rendimiento aerodinámico y, a la vez, reducir la resistencia aerodinámica, el consumo de combustible y las emisiones.
Palabras clave
Pruebas en túnel de viento, control activo de flujo, monitorización del estado de salud, actuadores de chorro sintético, plug-and-play, diafragma piezoeléctrico, placa de latón, sensores
