Investigación de la Eficiencia del Rotor con Variação del Ángulo de Paso del Rotor para un Dron Coaxial
Autores: Giljarhus, Knut Erik Teigen; Porcarelli, Alessandro; Apeland, Jørgen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación de la Eficiencia del Rotor con Variação del Ángulo de Paso del Rotor para un Dron Coaxial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistemas de rotores coaxiales
Eficiencia
Empuje
Paso
Drones
Tiempo de misión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de rotores coaxiales son atractivos para drones multirrotor, ya que aumentan el empuje sin aumentar el área del vehículo. Sin embargo, el empuje de un sistema de rotores coaxiales se reduce en comparación con tener los rotores en línea. Es de interés aumentar la eficiencia de los sistemas coaxiales, tanto para extender el tiempo de misión como para habilitar nuevas capacidades de misión. Si bien algunos parámetros de un sistema coaxial han sido explorados, como la distancia entre rotores, la influencia del paso del rotor es menos comprendida. Este trabajo investiga cómo ajustar el paso del rotor inferior en relación con el del rotor superior impacta la eficiencia general del sistema. Se extiende una metodología basada en la teoría del momento de elementos de ala a sistemas de rotores coaxiales, y además se realizan simulaciones resueltas por palas utilizando dinámica de fluidos computacional. Se utiliza un sistema de rotores coaxiales para un dron de tamaño mediano con un diámetro de rotor de 71.12 cm para el estudio. Se realizan experimentos utilizando un banco de empuje para validar los métodos. Los resultados muestran que existe un pico en la eficiencia total del rotor (relación empuje-potencia), y que la eficiencia puede aumentar entre un 2% y un 5% al aumentar el paso del rotor inferior. El trabajo contribuye a profundizar nuestra comprensión de los sistemas de rotores coaxiales, y los resultados pueden llevar potencialmente a drones más eficientes con un mayor tiempo de misión.
Descripción
Los sistemas de rotores coaxiales son atractivos para drones multirrotor, ya que aumentan el empuje sin aumentar el área del vehículo. Sin embargo, el empuje de un sistema de rotores coaxiales se reduce en comparación con tener los rotores en línea. Es de interés aumentar la eficiencia de los sistemas coaxiales, tanto para extender el tiempo de misión como para habilitar nuevas capacidades de misión. Si bien algunos parámetros de un sistema coaxial han sido explorados, como la distancia entre rotores, la influencia del paso del rotor es menos comprendida. Este trabajo investiga cómo ajustar el paso del rotor inferior en relación con el del rotor superior impacta la eficiencia general del sistema. Se extiende una metodología basada en la teoría del momento de elementos de ala a sistemas de rotores coaxiales, y además se realizan simulaciones resueltas por palas utilizando dinámica de fluidos computacional. Se utiliza un sistema de rotores coaxiales para un dron de tamaño mediano con un diámetro de rotor de 71.12 cm para el estudio. Se realizan experimentos utilizando un banco de empuje para validar los métodos. Los resultados muestran que existe un pico en la eficiencia total del rotor (relación empuje-potencia), y que la eficiencia puede aumentar entre un 2% y un 5% al aumentar el paso del rotor inferior. El trabajo contribuye a profundizar nuestra comprensión de los sistemas de rotores coaxiales, y los resultados pueden llevar potencialmente a drones más eficientes con un mayor tiempo de misión.