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Una Investigación Computacional del Mecanismo de Suspensión de un UAV VTOL en Forma de Disco Innovador

Autores: Ahmed Snikdha, Samia Shahrin; Chen, Shih-Hsiung

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Una Investigación Computacional del Mecanismo de Suspensión de un UAV VTOL en Forma de Disco Innovador


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Enfoques
VTOL
UAV
Elevación del cuerpo
Ventilador ducto
Aerodinámicamente

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En el campo de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) de despegue y aterrizaje vertical (VTOL), se están revelando constantemente enfoques innovadores en conceptos y diseños de configuración. Hasta la fecha, una configuración asociada al cuerpo de los UAV para un aumento de la sustentación sigue siendo poco clara entre otros diseños abordados. El presente artículo investiga el mecanismo de un ventilador ductado de alta sustentación montado en el cuerpo central para diseños de UAV VTOL. Informamos sobre un diseño no resuelto de un UAV en forma de disco con un solo rotor que tiene como objetivo mejorar la rentabilidad del consumo de combustible con una contribución sustancial de la sustentación del cuerpo al empuje en el vuelo en suspensión. Se aplicó una curvatura convexa en la superficie superior para generar una contribución significativa de sustentación del cuerpo durante el vuelo en suspensión. Se utilizó un enfoque de dinámica de fluidos computacional (CFD) basado en discretización no estructurada seguido de un flujo de Navier-Stokes (RANS) promedio de Reynolds tridimensional y estacionario en ANSYS CFX para investigar mecánicamente las consideraciones de diseño subyacentes. El UAV en forma de disco utiliza la curvatura del labio en la entrada del ducto para generar una fuerza vertical que demuestra una contribución significativa del 95% del empuje del rotor durante el vuelo en suspensión. La superficie superior del UAV genera un flujo prolongado libre de pérdidas de momento en flujos en remolino. Este fenómeno se traduce en una reducción del consumo de energía en el vuelo en suspensión y en vuelo vertical, lo que hace que el UAV sea aerodinámicamente estable y ambientalmente seguro.

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