Simulación numérica y estudio experimental sobre la aerodinámica de un ala propulsora para una nueva aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical
Autores: Wang, Junjie; Zhang, Xinfeng; Lu, Jiaxin; Tang, Zhengfei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación numérica y estudio experimental sobre la aerodinámica de un ala propulsora para una nueva aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Eléctrico
EVTOL
Aeronave
Ala propulsora
Aerodinámico
Sustentación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
La aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) ofrece las ventajas del despegue y aterrizaje vertical, la limpieza ambiental y el control automatizado, convirtiéndose en un componente crucial del futuro tráfico aéreo urbano. A medida que la competencia se intensifica, las demandas de rendimiento de las aeronaves están aumentando, incluyendo la velocidad de vuelo hacia adelante y la capacidad de carga. El artículo presenta un nuevo diseño de eVTOL con alas propulsoras y establece metodologías para la simulación numérica no estacionaria de alas propulsoras y experimentos en túnel de viento, analizando sus características aerodinámicas y el mecanismo de mejora de sustentación. Los resultados indican que el ventilador de flujo cruzado (CFF) proporciona capacidades únicas de control del flujo de aire, permitiendo que el ala propulsora logre coeficientes de sustentación notablemente altos (superando 7.6 en experimentos) y coeficientes de propulsión (superando 7.1 en experimentos) en ángulos de ataque extremos (30 grados~40 grados) y bajas velocidades del aire. Por un lado, el CFF controla eficazmente el flujo de la capa límite, retrasando la separación del flujo de aire a altos ángulos de ataque; por otro lado, la rotación del CFF induce dos vórtices excéntricos, generando sustentación y propulsión inducidas por vórtices. El rendimiento aerodinámico del ala propulsora depende de la relación de avance y el ángulo de ataque. Típicamente, tanto los coeficientes de sustentación como los de propulsión aumentan con la relación de avance, mientras que los coeficientes de sustentación y resistencia aumentan con el ángulo de ataque. El ala propulsora muestra ventajas y perspectivas significativas para las aeronaves eVTOL en el rango de baja velocidad de vuelo (0-30 m/s).
Descripción
La aeronave eléctrica de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) ofrece las ventajas del despegue y aterrizaje vertical, la limpieza ambiental y el control automatizado, convirtiéndose en un componente crucial del futuro tráfico aéreo urbano. A medida que la competencia se intensifica, las demandas de rendimiento de las aeronaves están aumentando, incluyendo la velocidad de vuelo hacia adelante y la capacidad de carga. El artículo presenta un nuevo diseño de eVTOL con alas propulsoras y establece metodologías para la simulación numérica no estacionaria de alas propulsoras y experimentos en túnel de viento, analizando sus características aerodinámicas y el mecanismo de mejora de sustentación. Los resultados indican que el ventilador de flujo cruzado (CFF) proporciona capacidades únicas de control del flujo de aire, permitiendo que el ala propulsora logre coeficientes de sustentación notablemente altos (superando 7.6 en experimentos) y coeficientes de propulsión (superando 7.1 en experimentos) en ángulos de ataque extremos (30 grados~40 grados) y bajas velocidades del aire. Por un lado, el CFF controla eficazmente el flujo de la capa límite, retrasando la separación del flujo de aire a altos ángulos de ataque; por otro lado, la rotación del CFF induce dos vórtices excéntricos, generando sustentación y propulsión inducidas por vórtices. El rendimiento aerodinámico del ala propulsora depende de la relación de avance y el ángulo de ataque. Típicamente, tanto los coeficientes de sustentación como los de propulsión aumentan con la relación de avance, mientras que los coeficientes de sustentación y resistencia aumentan con el ángulo de ataque. El ala propulsora muestra ventajas y perspectivas significativas para las aeronaves eVTOL en el rango de baja velocidad de vuelo (0-30 m/s).