Investigación sobre el Método de Cálculo de Cargas 1P de Hélices Basado en la Teoría del Momento del Elemento de Cuchilla
Autores: Yan, Wenhui; Tian, Xiao; Zhou, Junwei; Zhang, Kun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre el Método de Cálculo de Cargas 1P de Hélices Basado en la Teoría del Momento del Elemento de Cuchilla
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hélices de aeronaves
Cargas de 1p
Modelo matemático
Aerodinámico
Método de corrección
Simulación CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Las hélices de los aviones producen cargas relativamente grandes en el plano, llamadas cargas 1P de hélice, durante maniobras como giros, inmersiones y ascensos, y estas cargas pueden afectar negativamente el vuelo y el control de la aeronave. Con el fin de estudiar la regla de cambio de las cargas aerodinámicas 1P, en este documento se ha desarrollado un modelo matemático de las cargas aerodinámicas 1P de la hélice basado en la teoría del momento del elemento de la pala. Este modelo matemático fue luego corregido utilizando el método de corrección de flujo entrante de Pitt-Peters, el método de corrección de punta de Prandtl y el método de corrección de flujo en la raíz de la hélice. Basado en este modelo matemático, se desarrolló un procedimiento de cálculo para las cargas aerodinámicas 1P de la hélice utilizando el software MATLAB, y la precisión del procedimiento fue verificada comparando los resultados con los resultados de simulación CFD. Las simulaciones numéricas muestran que los resultados calculados basados en el modelo matemático propuesto para los coeficientes de empuje, potencia, momento de flexión y fuerza tangencial de la hélice tienen un error de menos del +/-6.00% en comparación con los resultados de simulación CFD. Para un pequeño ángulo de entrada, los coeficientes de momento de flexión y fuerza tangencial de toda la hélice fluctúan en un pequeño rango. Sin embargo, a medida que aumenta el ángulo de entrada, el rango de fluctuación de los parámetros aerodinámicos de la hélice aumenta y la fluctuación se vuelve más complicada. A través de cálculos numéricos, se ha demostrado que el modelo matemático presentado aquí es confiable y preciso. Además, acorta considerablemente el tiempo de cálculo y mejora la eficiencia del cálculo. Se espera que el modelo propuesto pueda proporcionar cierta ayuda para el diseño de la resistencia de la estructura de la hélice y el estudio del rendimiento aerodinámico de toda la aeronave.
Descripción
Las hélices de los aviones producen cargas relativamente grandes en el plano, llamadas cargas 1P de hélice, durante maniobras como giros, inmersiones y ascensos, y estas cargas pueden afectar negativamente el vuelo y el control de la aeronave. Con el fin de estudiar la regla de cambio de las cargas aerodinámicas 1P, en este documento se ha desarrollado un modelo matemático de las cargas aerodinámicas 1P de la hélice basado en la teoría del momento del elemento de la pala. Este modelo matemático fue luego corregido utilizando el método de corrección de flujo entrante de Pitt-Peters, el método de corrección de punta de Prandtl y el método de corrección de flujo en la raíz de la hélice. Basado en este modelo matemático, se desarrolló un procedimiento de cálculo para las cargas aerodinámicas 1P de la hélice utilizando el software MATLAB, y la precisión del procedimiento fue verificada comparando los resultados con los resultados de simulación CFD. Las simulaciones numéricas muestran que los resultados calculados basados en el modelo matemático propuesto para los coeficientes de empuje, potencia, momento de flexión y fuerza tangencial de la hélice tienen un error de menos del +/-6.00% en comparación con los resultados de simulación CFD. Para un pequeño ángulo de entrada, los coeficientes de momento de flexión y fuerza tangencial de toda la hélice fluctúan en un pequeño rango. Sin embargo, a medida que aumenta el ángulo de entrada, el rango de fluctuación de los parámetros aerodinámicos de la hélice aumenta y la fluctuación se vuelve más complicada. A través de cálculos numéricos, se ha demostrado que el modelo matemático presentado aquí es confiable y preciso. Además, acorta considerablemente el tiempo de cálculo y mejora la eficiencia del cálculo. Se espera que el modelo propuesto pueda proporcionar cierta ayuda para el diseño de la resistencia de la estructura de la hélice y el estudio del rendimiento aerodinámico de toda la aeronave.