Helicópteros no tripulados (UAV) y formación de hielo: Caracterización experimental del impacto en el rendimiento de la acumulación de hielo en una hélice
Autores: Müller, Nicolas Carlo; Villeneuve, Eric; Hann, Richard
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Helicópteros no tripulados (UAV) y formación de hielo: Caracterización experimental del impacto en el rendimiento de la acumulación de hielo en una hélice
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Acumulación de hielo
UAVs
Rendimiento de hélices
Diámetro de gota
Contenido de agua líquida
Temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La acumulación de hielo es una amenaza significativa para el funcionamiento de los UAV en climas fríos. Este estudio analizó la degradación del rendimiento causada por la acumulación de hielo en una hélice con un diámetro de 0.53 m para un pequeño UAV en un túnel de viento de congelación. Se probaron tres diámetros de gota diferentes de 20, 40 y 60 um, junto con tres contenidos de agua líquida entre 0.28 g/m3 y 1.12 g/m3, así como temperaturas de -5 grados C, -10 grados C y -15 grados C. Además, se midió la influencia de la variación en la tasa de rotación. Se observó que el diámetro de la gota tenía la influencia más fuerte en el rendimiento de la hélice. Un aumento en el diámetro medio de volumen de 20 um a 40 um se correlacionó con una disminución significativa en el rendimiento de la hélice. Después de un minuto de congelación, el experimento a 20 um mostró una reducción en el empuje del 25% en comparación con una disminución del empuje del 100% para el caso de 40 um y del 120% para el caso de 60 um, lo que significa que la hélice no está generando empuje, sino que está generando resistencia. La temperatura influye en el rendimiento de la hélice, siendo la degradación del rendimiento más sustancial a -5 grados C y una disminución en el impacto del rendimiento con una reducción de temperatura. Analizar el impacto en el rendimiento es un paso importante para desplegar UAV en condiciones de congelación al detectar las condiciones más críticas para el rendimiento de una hélice de UAV. El análisis muestra que las condiciones más críticas son a -5 grados C y que un aumento en el diámetro de la gota y el contenido de agua líquida conduce a condiciones de congelación más severas. Los resultados muestran la necesidad de un análisis futuro que compare el impacto en el rendimiento de una hélice en diferentes túneles de viento de congelación y la validación de métodos numéricos para predecir la degradación del rendimiento de una hélice de UAV.
Descripción
La acumulación de hielo es una amenaza significativa para el funcionamiento de los UAV en climas fríos. Este estudio analizó la degradación del rendimiento causada por la acumulación de hielo en una hélice con un diámetro de 0.53 m para un pequeño UAV en un túnel de viento de congelación. Se probaron tres diámetros de gota diferentes de 20, 40 y 60 um, junto con tres contenidos de agua líquida entre 0.28 g/m3 y 1.12 g/m3, así como temperaturas de -5 grados C, -10 grados C y -15 grados C. Además, se midió la influencia de la variación en la tasa de rotación. Se observó que el diámetro de la gota tenía la influencia más fuerte en el rendimiento de la hélice. Un aumento en el diámetro medio de volumen de 20 um a 40 um se correlacionó con una disminución significativa en el rendimiento de la hélice. Después de un minuto de congelación, el experimento a 20 um mostró una reducción en el empuje del 25% en comparación con una disminución del empuje del 100% para el caso de 40 um y del 120% para el caso de 60 um, lo que significa que la hélice no está generando empuje, sino que está generando resistencia. La temperatura influye en el rendimiento de la hélice, siendo la degradación del rendimiento más sustancial a -5 grados C y una disminución en el impacto del rendimiento con una reducción de temperatura. Analizar el impacto en el rendimiento es un paso importante para desplegar UAV en condiciones de congelación al detectar las condiciones más críticas para el rendimiento de una hélice de UAV. El análisis muestra que las condiciones más críticas son a -5 grados C y que un aumento en el diámetro de la gota y el contenido de agua líquida conduce a condiciones de congelación más severas. Los resultados muestran la necesidad de un análisis futuro que compare el impacto en el rendimiento de una hélice en diferentes túneles de viento de congelación y la validación de métodos numéricos para predecir la degradación del rendimiento de una hélice de UAV.