Evaluación del rendimiento de una aeronave H-VTOL con propulsión eléctrica distribuida y ventiladores ductados utilizando simulación MIL
Autores: Bustamante Alarcon, Juan Manuel; Sánchez Marmolejo, José Leonel; Manjarrez Muñoz, Luis Héctor; Espinoza Quesada, Eduardo Steed; Osorio Cordero, Antonio; García Carrillo, Luis Rodolfo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Evaluación del rendimiento de una aeronave H-VTOL con propulsión eléctrica distribuida y ventiladores ductados utilizando simulación MIL
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Eficiencia energética
Aeronaves híbridas de despegue y aterrizaje vertical
Sistema de propulsión eléctrica distribuida
Rotores de ventilador ductado
Configuración de cuatro rotores
Configuración de seis rotores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el problema de aumentar la eficiencia energética de una aeronave híbrida de despegue y aterrizaje vertical. Con este fin, se desarrolló un vehículo aéreo innovador, que cuenta con un sistema de propulsión eléctrica distribuida con rotores de ventilador ductado. Para comparar y analizar la efectividad del sistema de propulsión propuesto, se examinaron dos configuraciones con un número diferente de rotores de ventilador ductado: una configuración de cuatro rotores y una configuración de seis rotores. El modelo matemático de la configuración de cuatro rotores se derivó utilizando el formalismo de Newton-Euler, lo que permitió el diseño e implementación de una estrategia de control para realizar simulaciones de modelo en el bucle. Estas simulaciones permitieron la evaluación y análisis del rendimiento del sistema de propulsión propuesto, donde los resultados numéricos demostraron la funcionalidad de ambos diseños y mostraron que, durante el vuelo multirrotor, la configuración con seis rotores aumentó su eficiencia energética en hasta un 11%, proporcionando un mayor levantamiento vertical con el mismo consumo de energía. Esto se logró distribuyendo su peso entre un mayor número de motores. La incorporación de dos ventiladores ductados adicionales aumentó el peso y la resistencia de la configuración de seis rotores, resultando en un bajo aumento en el consumo de energía del 1%. Finalmente, esto causó una disminución en la velocidad del aire de hasta un 4% durante la fase de velocidad de crucero.
Descripción
Este documento aborda el problema de aumentar la eficiencia energética de una aeronave híbrida de despegue y aterrizaje vertical. Con este fin, se desarrolló un vehículo aéreo innovador, que cuenta con un sistema de propulsión eléctrica distribuida con rotores de ventilador ductado. Para comparar y analizar la efectividad del sistema de propulsión propuesto, se examinaron dos configuraciones con un número diferente de rotores de ventilador ductado: una configuración de cuatro rotores y una configuración de seis rotores. El modelo matemático de la configuración de cuatro rotores se derivó utilizando el formalismo de Newton-Euler, lo que permitió el diseño e implementación de una estrategia de control para realizar simulaciones de modelo en el bucle. Estas simulaciones permitieron la evaluación y análisis del rendimiento del sistema de propulsión propuesto, donde los resultados numéricos demostraron la funcionalidad de ambos diseños y mostraron que, durante el vuelo multirrotor, la configuración con seis rotores aumentó su eficiencia energética en hasta un 11%, proporcionando un mayor levantamiento vertical con el mismo consumo de energía. Esto se logró distribuyendo su peso entre un mayor número de motores. La incorporación de dos ventiladores ductados adicionales aumentó el peso y la resistencia de la configuración de seis rotores, resultando en un bajo aumento en el consumo de energía del 1%. Finalmente, esto causó una disminución en la velocidad del aire de hasta un 4% durante la fase de velocidad de crucero.