Estimación del rendimiento de sistemas de propulsión de UAV de ala fija
Autores: Etewa, Mohamed; Hassan, Ahmed F.; Safwat, Ehab; Abozied, Mohammed A. H.; El-Khatib, Mohamed M.; Ramirez-Serrano, Alejandro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estimación del rendimiento de sistemas de propulsión de UAV de ala fija
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Evaluación
Sistemas de propulsión
UAVs
Características de rendimiento
Modelo de simulación
Modelo de hélice
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La evaluación de los sistemas de propulsión utilizados en UAVs es de suma importancia para mejorar la resistencia de vuelo, aumentar el rendimiento del control de vuelo y minimizar el consumo de energía. Sin embargo, esta evaluación se realiza típicamente de manera experimental después de que se completa el diseño preliminar del hardware del UAV, lo que tiende a ser costoso y llevar mucho tiempo. En este documento, se propone una evaluación teórica integral del sistema de propulsión de UAV para evaluar tanto las características de rendimiento estático como dinámico a través de un modelo de simulación integrado. El enfoque abarca la dinámica electromecánica tanto del motor como de su controlador. El modelo analítico propuesto estima el rendimiento de la combinación de hélice y motor con el objetivo general de mejorar la eficiencia total del sistema de propulsión de la aeronave antes de incurrir en costos elevados. El modelo incorpora una teoría avanzada de momento de elementos de ala respaldada por el desarrollo de un nuevo mecanismo para predecir el rendimiento de la hélice en condiciones de bajo número de Reynolds. El modelo de hélice utiliza XFOIL y varios factores, incluidos los efectos post-estallido, la corrección 3D, las fluctuaciones del número de Reynolds y las correcciones por pérdida en la punta para predecir las cargas aerodinámicas correspondientes. Se utilizan dinámicas de fluidos computacionales para corroborar las formulaciones dinámicas seguidas de extensas pruebas experimentales para validar la metodología de estimación propuesta.
Descripción
La evaluación de los sistemas de propulsión utilizados en UAVs es de suma importancia para mejorar la resistencia de vuelo, aumentar el rendimiento del control de vuelo y minimizar el consumo de energía. Sin embargo, esta evaluación se realiza típicamente de manera experimental después de que se completa el diseño preliminar del hardware del UAV, lo que tiende a ser costoso y llevar mucho tiempo. En este documento, se propone una evaluación teórica integral del sistema de propulsión de UAV para evaluar tanto las características de rendimiento estático como dinámico a través de un modelo de simulación integrado. El enfoque abarca la dinámica electromecánica tanto del motor como de su controlador. El modelo analítico propuesto estima el rendimiento de la combinación de hélice y motor con el objetivo general de mejorar la eficiencia total del sistema de propulsión de la aeronave antes de incurrir en costos elevados. El modelo incorpora una teoría avanzada de momento de elementos de ala respaldada por el desarrollo de un nuevo mecanismo para predecir el rendimiento de la hélice en condiciones de bajo número de Reynolds. El modelo de hélice utiliza XFOIL y varios factores, incluidos los efectos post-estallido, la corrección 3D, las fluctuaciones del número de Reynolds y las correcciones por pérdida en la punta para predecir las cargas aerodinámicas correspondientes. Se utilizan dinámicas de fluidos computacionales para corroborar las formulaciones dinámicas seguidas de extensas pruebas experimentales para validar la metodología de estimación propuesta.