Investigación Aerodinámica para una Configuración de Despegue y Aterrizaje Vertical (VTOL) que Mejora el Levantamiento Inducido por un Hélice
Autores: Wang, Hongbo; Li, Guangjia; Li, Jie; Zhuang, Junjie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación Aerodinámica para una Configuración de Despegue y Aterrizaje Vertical (VTOL) que Mejora el Levantamiento Inducido por un Hélice
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Coincidencia de empuje
VTOL
Configuración PILE
Mejora de elevación
Hélice
Características aerodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La dificultad en la coincidencia de empuje entre las fases de crucero y despegue y aterrizaje vertical (VTOL) es uno de los problemas más destacados que enfrentan los drones de ala fija VTOL convencionales. Para abordar este problema, se propone una configuración de ala biplano con aumento de elevación inducido por hélice (PILE) con el objetivo de mejorar la elevación en el ala durante la fase VTOL sin velocidad hacia adelante. Se utilizan métodos de simulación numérica para estudiar y analizar las características aerodinámicas de esta configuración en las fases de crucero y VTOL. Los resultados muestran que el efecto inducido favorable de la hélice hace que la configuración PILE tenga un buen efecto de aumento de elevación y reducción de arrastre en comparación con un ala simple de la misma área durante la fase de crucero, mejorando la relación de elevación a arrastre en un 7.27%. Durante la fase VTOL, el ángulo de inclinación óptimo de la hélice para la configuración PALE es de 70 grados, combinado con un ángulo de instalación de 5 grados para el ala auxiliar. Esta combinación de parámetros equilibra el arrastre total mientras también logra una relación de elevación a empuje de 1.12. Como resultado, se reduce el empuje requerido de la hélice bajo el mismo peso de despegue, lo que ayuda a aliviar el problema de coincidencia de empuje y permite el VTOL con un menor costo de energía.
Descripción
La dificultad en la coincidencia de empuje entre las fases de crucero y despegue y aterrizaje vertical (VTOL) es uno de los problemas más destacados que enfrentan los drones de ala fija VTOL convencionales. Para abordar este problema, se propone una configuración de ala biplano con aumento de elevación inducido por hélice (PILE) con el objetivo de mejorar la elevación en el ala durante la fase VTOL sin velocidad hacia adelante. Se utilizan métodos de simulación numérica para estudiar y analizar las características aerodinámicas de esta configuración en las fases de crucero y VTOL. Los resultados muestran que el efecto inducido favorable de la hélice hace que la configuración PILE tenga un buen efecto de aumento de elevación y reducción de arrastre en comparación con un ala simple de la misma área durante la fase de crucero, mejorando la relación de elevación a arrastre en un 7.27%. Durante la fase VTOL, el ángulo de inclinación óptimo de la hélice para la configuración PALE es de 70 grados, combinado con un ángulo de instalación de 5 grados para el ala auxiliar. Esta combinación de parámetros equilibra el arrastre total mientras también logra una relación de elevación a empuje de 1.12. Como resultado, se reduce el empuje requerido de la hélice bajo el mismo peso de despegue, lo que ayuda a aliviar el problema de coincidencia de empuje y permite el VTOL con un menor costo de energía.