Estrategia de Control Regulada por Pitch para Dron Coaxial con Relación de Espacio de Rotor Variable
Autores: Ke, Zhifang; Zhao, Molei; Hu, Yu; Shu, Yongjie; Liu, Weibo; Meng, Qingkai; Tu, Jinghan; Zhang, Haitao; Yao, Zhaopu; Wei, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estrategia de Control Regulada por Pitch para Dron Coaxial con Relación de Espacio de Rotor Variable
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estudio
Espaciado de rotores
Rendimiento aerodinámico
Coaxialcopter
Estrategia de control
Simulaciones numéricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el impacto del espaciado de los rotores en el rendimiento aerodinámico de un coaxialcopter y promueve una innovadora estrategia de control regulado para el dron coaxial. La presente investigación introduce un coaxialcopter con espaciado de rotores variable y, mediante simulaciones numéricas de elementos finitos, evaluamos el comportamiento aerodinámico de esta nueva configuración. A través de mediciones exhaustivas y análisis de su rendimiento aerodinámico en diferentes espaciados de rotores desde 0.1 R hasta 1 R, validamos la efectividad de una estrategia de control de espaciado de rotores para mejorar las maniobras de despegue. Los resultados de la simulación numérica y los experimentos revelan que las características de rendimiento de los rotores superior e inferior convergen hacia las de un solo rotor a medida que aumenta la relación de espacio, junto con una reducción en sus fluctuaciones de empuje y periodicidad del rendimiento aerodinámico. Considerando patrones de consumo de energía estables y rendimiento de resistencia, analizamos las interrelaciones que vinculan la distancia de paso de los rotores, la velocidad de rotación y el ángulo de paso, en relación con el coeficiente de empuje y el coeficiente de potencia. A través del método de optimización de parámetros, demostramos que ajustar el espaciado de los rotores ofrece un medio práctico para aumentar la capacidad de carga útil sin aumentar la entrada de potencia, mejorando así la eficiencia, lo que valida la practicidad y eficacia del enfoque de optimización de parámetros. Además, optimizar el espaciado de los rotores para escenarios operativos específicos mejora el rendimiento aerodinámico general, sugiriendo una estrategia de control de vuelo viable para las condiciones de despegue y aterrizaje de los drones coaxiales.
Descripción
Este estudio investiga el impacto del espaciado de los rotores en el rendimiento aerodinámico de un coaxialcopter y promueve una innovadora estrategia de control regulado para el dron coaxial. La presente investigación introduce un coaxialcopter con espaciado de rotores variable y, mediante simulaciones numéricas de elementos finitos, evaluamos el comportamiento aerodinámico de esta nueva configuración. A través de mediciones exhaustivas y análisis de su rendimiento aerodinámico en diferentes espaciados de rotores desde 0.1 R hasta 1 R, validamos la efectividad de una estrategia de control de espaciado de rotores para mejorar las maniobras de despegue. Los resultados de la simulación numérica y los experimentos revelan que las características de rendimiento de los rotores superior e inferior convergen hacia las de un solo rotor a medida que aumenta la relación de espacio, junto con una reducción en sus fluctuaciones de empuje y periodicidad del rendimiento aerodinámico. Considerando patrones de consumo de energía estables y rendimiento de resistencia, analizamos las interrelaciones que vinculan la distancia de paso de los rotores, la velocidad de rotación y el ángulo de paso, en relación con el coeficiente de empuje y el coeficiente de potencia. A través del método de optimización de parámetros, demostramos que ajustar el espaciado de los rotores ofrece un medio práctico para aumentar la capacidad de carga útil sin aumentar la entrada de potencia, mejorando así la eficiencia, lo que valida la practicidad y eficacia del enfoque de optimización de parámetros. Además, optimizar el espaciado de los rotores para escenarios operativos específicos mejora el rendimiento aerodinámico general, sugiriendo una estrategia de control de vuelo viable para las condiciones de despegue y aterrizaje de los drones coaxiales.