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Análisis de rendimiento y mecanismo de flujo del rotor superpuesto de corto alcance en vuelo estacionario

Autores: Xu, Ziyi; Ding, Yi; Hui, Zhe; Tang, Chu; Jiang, Zhaobing; Wang, Liang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Análisis de rendimiento y mecanismo de flujo del rotor superpuesto de corto alcance en vuelo estacionario


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Capacidad de carga
Vehículos aéreos multirrotor
Sustentación aerodinámica
Envoltura dimensional
Entornos espaciales
Configuración de rotores

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los vehículos aéreos multi-rotor de alta capacidad de carga suelen configurarse con múltiples hélices para lograr la elevación aerodinámica requerida. Sin embargo, este enfoque de diseño a menudo resulta en un aumento del volumen dimensional general, lo que introduce limitaciones operativas significativas en entornos espaciales confinados, como el espacio aéreo urbano. Al utilizar una configuración de rotores con superposición limitada, la tasa de utilización del espacio de una aeronave puede mejorarse considerablemente, asegurando un empuje suficiente del rotor mientras se reduce simultáneamente el tamaño de la aeronave. Sin embargo, los flujos de dos rotores se superponen, lo que puede crear una interfaz aerodinámica significativa. Este artículo utiliza simulación numérica basada en el método RANS (Navier-Stokes promediado por Reynolds) no estacionario para analizar la influencia de parámetros como la distancia, la distancia entre palas y la dirección de rotación en el campo de flujo de interferencia de rotores superpuestos. La investigación indica que la interferencia aerodinámica solo afecta el área de superposición entre dos rotores en la pala interna, lo que lleva al desplazamiento de la distribución de carga en la pala, que puede explicarse por el efecto de estela, el efecto de succión y los efectos inducidos generados por los dos rotores. A medida que la distancia entre los ejes de los dos rotores disminuye, el fortalecimiento de los efectos de estela y succión conduce a una rápida disminución de la eficiencia aerodinámica de los dos rotores. Cuando la pala entre los dos rotores aumenta, el debilitamiento del efecto de succión y los efectos inducidos causan que la carga en el rotor inferior se traslade al rotor superior. Además, la variación en la distribución espacial del vórtice de punta de pala conduce a la interacción vórtice-pala, lo que provoca un cambio en la distribución a lo largo de la envergadura de la carga en la pala inferior.

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