Los ingenieros han diseñado y probado con éxito un sensor de viento más eficiente para su uso en drones, globos y otras aeronaves autónomas.
Estos sensores de viento, llamados anemómetros, se utilizan para monitorear la velocidad y dirección del viento. A medida que crece la demanda de aeronaves autónomas, dicen los investigadores, se necesitarán mejores sensores de viento para permitir que estos vehículos detecten más fácilmente los cambios climáticos y realicen despegues y aterrizajes más seguros.
Tales mejoras podrían mejorar la forma en que las personas usan el espacio aéreo local, incluidos los drones que entregan paquetes y los pasajeros que vuelan en vehículos aéreos no tripulados, dijo el coautor del estudio, Ohio State, Marcelo Dapino, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en la universidad. .
“Nuestra capacidad de usar el espacio aéreo para mover o transportar cosas de manera eficiente tiene enormes implicaciones sociales”, dijo Dapino. Para hacerlo, las mediciones precisas del viento deben estar disponibles en tiempo real, ya sea que el vehículo esté tripulado o no”. También es importante para el pronóstico de energía y la optimización del rendimiento de las turbinas eólicas, dijo.
su investigación fue publicada en una revista frontera de materiales.
Los anemómetros tradicionales difieren en la forma en que recopilan datos, pero todos tienen limitaciones, dijo Dapino. Los anemómetros son caros de fabricar, consumen mucha energía y tienen una gran resistencia aerodinámica (lo que significa que el instrumento resiste el movimiento de la aeronave por el aire), lo que hace que muchos tipos no sean adecuados para aeronaves pequeñas. Pero el anemómetro del equipo de Ohio State es liviano, de baja energía, de baja resistencia y más sensible a los cambios de presión que los tipos tradicionales.
Leon Headings, coautor del estudio y miembro principal de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Ohio, dijo que el dispositivo se fabricó con materiales inteligentes. El equipo utilizó un electropolímero llamado fluoruro de polivinilideno (PVDF). Ampliamente utilizado en revestimientos arquitectónicos y baterías de iones de litio, el PVDF es piezoeléctrico y produce energía eléctrica cuando se aplica presión. Esta energía se puede utilizar para alimentar dispositivos. Los cambios medidos en el voltaje o la capacitancia de las tiras de película de PVDF flexible se pueden correlacionar con la velocidad del viento.
Los sensores de PVDF están integrados en las alas, similares a los de las alas de los aviones, para reducir la resistencia del aire. Las alas giran libremente como una veleta y se pueden usar para medir la dirección del viento.
Pero para probar cómo se desempeñó el dispositivo cuando se expuso a la atmósfera terrestre, los investigadores diseñaron un experimento doble para determinar su sensibilidad. Luego, el sensor se incorporó al ala y se probó en un túnel de viento. Los resultados mostraron que el sensor midió muy bien tanto la presión como la velocidad del viento. Una pequeña brújula de magnetómetro digital integrada en el ala proporciona datos precisos de la dirección del viento al medir la orientación absoluta del ala con respecto al campo magnético terrestre.
Sin embargo, se necesita más investigación para mover el concepto de sensor de viento de un entorno de investigación controlado a aplicaciones comerciales. Su equipo continúa utilizando PVDF y otros materiales avanzados para mejorar la tecnología de sensores, y Dapino espera que su investigación finalmente conduzca a una tecnología que pueda usarse fuera de las aeronaves. público.
“Estos son materiales muy avanzados que se pueden usar en muchas aplicaciones”, dijo Dapino. “Queremos construir estas aplicaciones para llevar la energía eólica compacta al hogar”.
Este proyecto es parte del Centro de Conceptos de Vehículos Inteligentes, un Centro de Investigación Colaborativo de la Universidad Industrial de la Fundación Nacional de Ciencias en Ohio. Eiji Itakura de Toyota Motor Corporation en Japón y Umesh Gandhi del Toyota Research Institute of North America lideran el equipo que apoya la investigación. Otro coautor del estudio fue Arun K. Ramanathan, recién graduado del programa de ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Ohio.
Fuente de la historia:
material proporcionado por Universidad del Estado de OhioOriginalmente por Tatiana Woodall. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.