Estudio modelado y experimental de un ala con protuberancias

Abstract

[ES] Los animales marinos poseen aletas que les ayudan a estabilizar su movimiento en el agua y realizar maniobras difíciles que logran auto-ajustar gracias a la posición relativa entre las aletas y el cuerpo. Además, poseen una destacada morfología que ayuda a la estabilidad del fluido por encima de la superficie de dichas aletas. Las ballenas jorobadas son un claro ejemplo de esta versatilidad. Parte de la maniobrabilidad adquirida por las mismas pasa por las protuberancias que se hayan en los bordes de ataque de sus aletas. Las protuberancias o berenjenas, como se denominan en el mundo aeronáutico, ayudan a mejorar la eficiencia aerodinámica de las aletas.

En este trabajo se realiza un estudio paramétrico sobre la forma que debe tener o no la berenjena respecto de un perfil de cuatro dígitos y si realmente compensa poseer las protuberancias en este tipo de perfil. Para ello se realiza, en primer lugar, un estudio en CFD y, posteriormente, un estudio experimental en túnel de viento que permitirá validar los resultados obtenidos y obtener conclusiones sobre el efecto de las berenjenas.

El estudio se centra en la aplicación de las mismas a pequeños drones de ala fija ya que, mejorando la eficiencia aerodinámica, se puede reducir la potencia instalada. Esto ayudaría al dron a ser más versátil para una determinada misión.

[EN] Marine animals have fins that help them stabilize their movement in water and perform difficult maneuvers that they manage to self-adjust because of the relative position between the fins and the body. In addition, they have an outstanding morphology that aids in the stability of the fluid above the surface of the fins. Humpback whales are a clear example of this versatility. Part of the maneuverability acquired by humpback whales is due to the protuberances on the leading edges of their fins. The protuberances or eggplants, as they are called in the aeronautical world, help to improve the aerodynamic efficiency of the fins.

In this work a parametric study is carried out on the shape that the eggplant should have or not with respect to a four-digit airfoil and if it really compensates to have the protuberances in this type of airfoil. For this purpose, firstly, a CFD study is carried out and, subsequently, an experimental study in a wind tunnel that will allow validating the results obtained and making conclusions about the effect of the eggplants.

The study focuses on their application to small fixed-wing drones since, by improving aerodynamic efficiency, the installed power can be reduced. This would help the drone to be more versatile for a given mission.