Estudio Experimental sobre la Configuración y Operación Óptimas de Sistemas Coaxiales de Dos y Cuatro Rotores para Vehículos eVTOL
Autores: Prasad Rao, Jubilee; Holzsager, Jonathan E.; Maia, Marco M.; Diez, Javier F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio Experimental sobre la Configuración y Operación Óptimas de Sistemas Coaxiales de Dos y Cuatro Rotores para Vehículos eVTOL
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Rotor coaxiales
Vehículos aéreos multirrotor
Ciclo de trabajo del motor
Valores de paso de hélice
Salida de empuje
Rendimiento del sistema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Los rotores coaxiales se utilizan en vehículos aéreos multirrotor para aumentar el empuje en comparación con rotores independientes, manteniendo áreas de huella similares; sin embargo, se deben considerar las pérdidas de rendimiento. Este estudio experimental analiza los efectos de variar el ciclo de trabajo del motor y los valores de paso de la hélice en sistemas motor-hélice con dos a cuatro rotores coaxiales. Los resultados demuestran que en un sistema coaxial de dos rotores, para reducir los efectos adversos del retroceso del rotor delantero y operar al máximo rendimiento, solo se debe operar inicialmente el motor trasero hasta un ciclo de trabajo del 75% antes de usar el motor delantero hasta su ciclo de trabajo del 75%. Los requisitos de empuje adicionales deben generarse desde el rotor trasero y luego desde el rotor delantero hasta sus ciclos de trabajo máximos. En configuraciones coaxiales de dos, tres y cuatro rotores, el empuje total generado es 1.6, 2.1 y 2.5 veces el empuje generado a un rendimiento de empuje del sistema del 86%, 76% y 66%, respectivamente, en comparación con el de un rotor aislado. En una configuración coaxial de cuatro rotores, el rendimiento máximo del sistema se logra cuando los valores de paso de la hélice aumentan gradualmente desde el primer hasta el último rotor. Los incrementos graduales en los valores de paso de la hélice también resultan en una distribución de empuje más uniforme entre los rotores.
Descripción
Los rotores coaxiales se utilizan en vehículos aéreos multirrotor para aumentar el empuje en comparación con rotores independientes, manteniendo áreas de huella similares; sin embargo, se deben considerar las pérdidas de rendimiento. Este estudio experimental analiza los efectos de variar el ciclo de trabajo del motor y los valores de paso de la hélice en sistemas motor-hélice con dos a cuatro rotores coaxiales. Los resultados demuestran que en un sistema coaxial de dos rotores, para reducir los efectos adversos del retroceso del rotor delantero y operar al máximo rendimiento, solo se debe operar inicialmente el motor trasero hasta un ciclo de trabajo del 75% antes de usar el motor delantero hasta su ciclo de trabajo del 75%. Los requisitos de empuje adicionales deben generarse desde el rotor trasero y luego desde el rotor delantero hasta sus ciclos de trabajo máximos. En configuraciones coaxiales de dos, tres y cuatro rotores, el empuje total generado es 1.6, 2.1 y 2.5 veces el empuje generado a un rendimiento de empuje del sistema del 86%, 76% y 66%, respectivamente, en comparación con el de un rotor aislado. En una configuración coaxial de cuatro rotores, el rendimiento máximo del sistema se logra cuando los valores de paso de la hélice aumentan gradualmente desde el primer hasta el último rotor. Los incrementos graduales en los valores de paso de la hélice también resultan en una distribución de empuje más uniforme entre los rotores.