Investigación Paramétrica de un Sistema de Propulsión Distribuida en una Aeronave Regional
Autores: de Rosa, Donato; Morales Tirado, Elisa; Mingione, Giuseppe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación Paramétrica de un Sistema de Propulsión Distribuida en una Aeronave Regional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño de aeronaves
Propulsión eléctrica
Rendimiento aerodinámico
Hélice
Simulaciones CFD
Diseño preliminar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Con el requisito obligatorio de aviones más eficientes debido a motivos económicos y medioambientales, la academia y la industria están explorando nuevas oportunidades de diseño de aeronaves, incluyendo los conceptos de vehículos híbrido-eléctricos y totalmente eléctricos. Dentro de este marco, la propulsión eléctrica distribuida es una tecnología clave para la aviación futura, ya que permite la instalación de un número teóricamente indefinido de pequeños motores. El efecto de soplado inducido por la hélice puede ser utilizado para mejorar el rendimiento aerodinámico, por lo tanto, gracias a su tamaño reducido, estos pequeños motores podrían ser instalados a lo largo de toda la envergadura cubriendo toda la ala. Este documento presenta un estudio dedicado a la investigación de los efectos aerodinámicos de la instalación de propulsión eléctrica distribuida en una aeronave regional, calculando los coeficientes aerodinámicos utilizando simulaciones CFD de alta fidelidad a través del enfoque RANS. Se analizaron diferentes diámetros de hélice y niveles de empuje en condiciones de ascenso y aterrizaje, aplicando condiciones de contorno periódicas en una sección de envergadura finita del ala, simulando un ala rectangular infinita. El objetivo del estudio actual es cuantificar el aumento de los coeficientes aerodinámicos en relación con la condición de apagado de potencia y reportar datos en función de las características de la hélice. El objetivo es identificar y proponer una formulación analítica simplificada que se utilizará en la fase de diseño preliminar. La implementación de tal fórmula en herramientas de menor fidelidad permitirá procedimientos rápidos y fiables para el diseño conceptual preliminar.
Descripción
Con el requisito obligatorio de aviones más eficientes debido a motivos económicos y medioambientales, la academia y la industria están explorando nuevas oportunidades de diseño de aeronaves, incluyendo los conceptos de vehículos híbrido-eléctricos y totalmente eléctricos. Dentro de este marco, la propulsión eléctrica distribuida es una tecnología clave para la aviación futura, ya que permite la instalación de un número teóricamente indefinido de pequeños motores. El efecto de soplado inducido por la hélice puede ser utilizado para mejorar el rendimiento aerodinámico, por lo tanto, gracias a su tamaño reducido, estos pequeños motores podrían ser instalados a lo largo de toda la envergadura cubriendo toda la ala. Este documento presenta un estudio dedicado a la investigación de los efectos aerodinámicos de la instalación de propulsión eléctrica distribuida en una aeronave regional, calculando los coeficientes aerodinámicos utilizando simulaciones CFD de alta fidelidad a través del enfoque RANS. Se analizaron diferentes diámetros de hélice y niveles de empuje en condiciones de ascenso y aterrizaje, aplicando condiciones de contorno periódicas en una sección de envergadura finita del ala, simulando un ala rectangular infinita. El objetivo del estudio actual es cuantificar el aumento de los coeficientes aerodinámicos en relación con la condición de apagado de potencia y reportar datos en función de las características de la hélice. El objetivo es identificar y proponer una formulación analítica simplificada que se utilizará en la fase de diseño preliminar. La implementación de tal fórmula en herramientas de menor fidelidad permitirá procedimientos rápidos y fiables para el diseño conceptual preliminar.