Un enfoque de diseño conceptual y optimización para aeronaves eVTOL de propulsión eléctrica distribuida basado en una unidad de ala con ventilador ductado
Autores: Ma, Tielin; Wang, Xiangsheng; Qiao, Nanxuan; Zhang, Zilun; Fu, Jingcheng; Bao, Mingmin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un enfoque de diseño conceptual y optimización para aeronaves eVTOL de propulsión eléctrica distribuida basado en una unidad de ala con ventilador ductado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsión eléctrica distribuida
DEP
Aeronaves eVTOL
Ventilador ductado
Optimización
Eficiencia de diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La aeronave eVTOL de propulsión eléctrica distribuida (DEP) ha ganado un creciente interés por su prometedor potencial en crucero a alta velocidad en comparación con la configuración convencional de rotor basculante. La interferencia aerodinámica de las unidades DEP y el ala podría volverse más complicada con un empuje variable en múltiples condiciones de vuelo. Por lo tanto, se requiere un esfuerzo considerable para encontrar un equilibrio en todo el proceso de diseño. Con el objetivo de mejorar la eficiencia del diseño en el ciclo de iteración de una aeronave eVTOL DEP con ventilador ductado, se propone en este documento un enfoque de diseño conceptual y optimización respecto al ventilador ductado único y su sección de ala circundante como unidad básica. La optimización de la unidad de ala de ventilador ductado (DFW) tiene como objetivo mejorar tanto la eficiencia en el despegue como en el crucero. Después de la verificación de la independencia del tramo de los coeficientes de sustentación y resistencia de la unidad DFW, se establece un nuevo enfoque de diseño conceptual de aeronave eVTOL DEP basado en el análisis de rendimiento de la unidad DFW en el plano meridional vertical. En el siguiente estudio de caso, la unidad DFW optimizada y el método conceptual se aplican en una configuración de canard, logrando una velocidad máxima de 720 km/h, una eficiencia de flotación del 76.3% y una relación de sustentación a resistencia de 10.7 en crucero. El rendimiento notable y el flujo de trabajo conciso en el estudio de caso demostraron tanto la aplicabilidad como la efectividad de los esquemas de diseño propuestos para aeronaves eVTOL DEP.
Descripción
La aeronave eVTOL de propulsión eléctrica distribuida (DEP) ha ganado un creciente interés por su prometedor potencial en crucero a alta velocidad en comparación con la configuración convencional de rotor basculante. La interferencia aerodinámica de las unidades DEP y el ala podría volverse más complicada con un empuje variable en múltiples condiciones de vuelo. Por lo tanto, se requiere un esfuerzo considerable para encontrar un equilibrio en todo el proceso de diseño. Con el objetivo de mejorar la eficiencia del diseño en el ciclo de iteración de una aeronave eVTOL DEP con ventilador ductado, se propone en este documento un enfoque de diseño conceptual y optimización respecto al ventilador ductado único y su sección de ala circundante como unidad básica. La optimización de la unidad de ala de ventilador ductado (DFW) tiene como objetivo mejorar tanto la eficiencia en el despegue como en el crucero. Después de la verificación de la independencia del tramo de los coeficientes de sustentación y resistencia de la unidad DFW, se establece un nuevo enfoque de diseño conceptual de aeronave eVTOL DEP basado en el análisis de rendimiento de la unidad DFW en el plano meridional vertical. En el siguiente estudio de caso, la unidad DFW optimizada y el método conceptual se aplican en una configuración de canard, logrando una velocidad máxima de 720 km/h, una eficiencia de flotación del 76.3% y una relación de sustentación a resistencia de 10.7 en crucero. El rendimiento notable y el flujo de trabajo conciso en el estudio de caso demostraron tanto la aplicabilidad como la efectividad de los esquemas de diseño propuestos para aeronaves eVTOL DEP.