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Investigación Experimental de la Interacción Aerodinámica en Sistemas de Doble Rotor en Tándem No Paralelos para UAV de Rotor Inclinable

Autores: Zhu, He; Du, Yuhao; Nie, Hong; Xin, Zhiyang; Geng, Xi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación Experimental de la Interacción Aerodinámica en Sistemas de Doble Rotor en Tándem No Paralelos para UAV de Rotor Inclinable


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Rotor eléctrico distribuido de inclinación
Vehículo aéreo no tripulado
Interferencia aerodinámica
Fase de transición
ángulos de inclinación del rotor
Rendimiento aerodinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El vehículo aéreo no tripulado (UAV) de rotor inclinado eléctrico distribuido combina la capacidad de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) de los helicópteros con el rendimiento de crucero a alta velocidad de las aeronaves de ala fija, ofreciendo una solución transformadora para la movilidad aérea urbana (UAM). Sin embargo, la interferencia aerodinámica entre los rotores es un nuevo desafío para mejorar su eficiencia de vuelo, especialmente las interacciones dinámicas durante la fase de transición de sistemas de doble rotor en tándem no paralelos, que requieren una investigación en profundidad. Este estudio se centra en la evolución del rendimiento aerodinámico del sistema de rotor inclinado durante procesos de transición asíncronos, con énfasis en cuantificar la influencia de los ángulos de inclinación de los rotores. Se desarrolló una plataforma experimental personalizada para investigar un modelo de doble rotor de rotación contraria con separación axial fija. Se midieron sistemáticamente métricas clave de rendimiento, incluyendo empuje, par y potencia, en varios ángulos de inclinación (0-90 grados) y velocidades de rotación (1500-3500 RPM). Se analizaron los mecanismos de acoplamiento aerodinámico entre los discos de los rotores delantero y trasero. Los resultados experimentales indican que el ángulo de inclinación relativo de los rotores duales afecta significativamente la interferencia aerodinámica entre los rotores. En el modo de inclinación hacia adelante, el empuje del rotor trasero se recupera cuando el ángulo de inclinación alcanza los 45 grados, mientras que en el modo de inclinación hacia atrás, se requiere un ángulo de inclinación de 75 grados. Al optimizar la configuración de inclinación, se puede mitigar de manera efectiva la pérdida de rendimiento aerodinámico del rotor trasero debido a la interferencia aerodinámica entre rotores. Este estudio proporciona información importante para la optimización del rendimiento aerodinámico y las estrategias de control de transición del UAV de rotor inclinado eléctrico distribuido.

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