Configuración del Sistema de Propulsión Orientado a la Misión y Rendimiento de Seguridad por Redundancia de Toda la Aeronave para UAVs de Propulsión Eléctrica Distribuida
Autores: Chen, Ziyi; Liu, Duoneng; Hou, Zhongxi; Chen, Suqi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Configuración del Sistema de Propulsión Orientado a la Misión y Rendimiento de Seguridad por Redundancia de Toda la Aeronave para UAVs de Propulsión Eléctrica Distribuida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Propulsión eléctrica distribuida
Ventajas
Seguridad
Rendimiento aerodinámico
Posición de la hélice
Configuraciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La propulsión eléctrica distribuida ha surgido como un área de investigación prominente en la ingeniería aeroespacial. Las capacidades de una distancia de despegue más corta y un vuelo de crucero eficiente son las ventajas importantes de un UAV de propulsión distribuida sobre un UAV de ala fija tradicional, y la composición de múltiples motores puede mejorar significativamente la seguridad de la aeronave. Este artículo propuso un método de diseño general para el sistema de potencia del UAV de propulsión distribuida con los requisitos de misión como entradas, utilizando la Teoría del Disco Actuador y el Método de Red de Vórtices para analizar el rendimiento aerodinámico correspondiente a diferentes números y disposiciones de hélices, y combinando con la red neuronal BP para obtener la posición óptima de la hélice. Mientras tanto, se empleó el método del Regulador Cuadrático Lineal para analizar diferentes configuraciones de UAV, y se exploraron los efectos del número de hélices y la redundancia de empuje en su seguridad. El estudio paramétrico reveló que a medida que aumentaba el número de hélices, la distancia horizontal óptima entre la hélice y el borde de ataque del ala disminuía gradualmente (más cerca del ala), y la distancia vertical también disminuía gradualmente (más baja respecto al ala). El estudio de seguridad reveló que cuando el número de hélices alcanzaba ocho o más, el UAV podía mantener un vuelo estable con una probabilidad superior al 70% incluso cuando fallaban dos o tres componentes de propulsión. El método computacional y el análisis de seguridad para diferentes combinaciones de hélices estudiados en este artículo presentan alta eficiencia y bajo consumo computacional, lo que puede proporcionar una referencia efectiva para la fase de diseño general de aeronaves de propulsión distribuida.
Descripción
La propulsión eléctrica distribuida ha surgido como un área de investigación prominente en la ingeniería aeroespacial. Las capacidades de una distancia de despegue más corta y un vuelo de crucero eficiente son las ventajas importantes de un UAV de propulsión distribuida sobre un UAV de ala fija tradicional, y la composición de múltiples motores puede mejorar significativamente la seguridad de la aeronave. Este artículo propuso un método de diseño general para el sistema de potencia del UAV de propulsión distribuida con los requisitos de misión como entradas, utilizando la Teoría del Disco Actuador y el Método de Red de Vórtices para analizar el rendimiento aerodinámico correspondiente a diferentes números y disposiciones de hélices, y combinando con la red neuronal BP para obtener la posición óptima de la hélice. Mientras tanto, se empleó el método del Regulador Cuadrático Lineal para analizar diferentes configuraciones de UAV, y se exploraron los efectos del número de hélices y la redundancia de empuje en su seguridad. El estudio paramétrico reveló que a medida que aumentaba el número de hélices, la distancia horizontal óptima entre la hélice y el borde de ataque del ala disminuía gradualmente (más cerca del ala), y la distancia vertical también disminuía gradualmente (más baja respecto al ala). El estudio de seguridad reveló que cuando el número de hélices alcanzaba ocho o más, el UAV podía mantener un vuelo estable con una probabilidad superior al 70% incluso cuando fallaban dos o tres componentes de propulsión. El método computacional y el análisis de seguridad para diferentes combinaciones de hélices estudiados en este artículo presentan alta eficiencia y bajo consumo computacional, lo que puede proporcionar una referencia efectiva para la fase de diseño general de aeronaves de propulsión distribuida.