El método detecta el inicio de oscilaciones destructivas en turbinas de aeronaves

Flutter es un fenómeno oscilatorio complejo que puede destruir las palas de las turbinas de los aviones e históricamente ha sido la causa de varios accidentes aéreos. En la investigación aeroespacial, el aleteo generalmente se refiere a vibraciones no deseadas y autosostenidas en las palas de las turbinas que pueden salirse de control fácilmente, destruyéndolas junto con el motor e incluso las alas de la aeronave.

Los investigadores han desarrollado un enfoque que se puede utilizar para la detección temprana de la aparición de aleteo, resolviendo uno de los principales problemas que ha estado frenando el diseño de turbinas más ligeras y eficientes. La idea principal detrás del enfoque es que el ventilador de la turbina se puede modelar matemáticamente como una red compleja de osciladores interrelacionados y que el aleteo es, en última instancia, el resultado de la sincronización progresiva de más y más aspas como resultado del aumento del flujo de aire que pasa por la turbina.

A través de experimentos en una plataforma de prueba de turbinas, el equipo descubrió que antes del inicio del aleteo, una pala en particular comienza a actuar como un "centro central" en la red y las palas adyacentes comienzan a oscilar en sincronía con ella. Esta sincronización "local" se expande rápidamente y conduce a la sincronización colectiva de todas las palas, lo que resulta en un aleteo potencialmente catastrófico.

En este contexto, la representación de la red del sistema demostró la aplicabilidad de dos medidas locales y globales como detectores potenciales de aleteo en cascada:la fuerza de conexión entre los nodos de la red individuales y el parámetro de sincronización de la red. El primero es válido para especificar las palas dominantes para el inicio del aleteo en cascada. En cambio, este último, que va de 0 a 1, es más adecuado para determinar un umbral para este inicio.

Los hallazgos combinados arrojan luz sobre el complejo fenómeno del aleteo y contribuyen a la sistematización académica de problemas no lineales en el campo de la ingeniería aeronáutica y las ciencias no lineales relacionadas. Podrían representar técnicas prometedoras para la detección temprana de la aparición de aleteo en el estado de diseño de las palas.