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Investigando y Analizando el Potencial para Regenerar Energía Excedente en un UAV Helicóptero

Autores: Kodchaniphaphong, Chindanai; Pukrushpan, Jay-tawee; Klumpol, Chaiwat

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Investigando y Analizando el Potencial para Regenerar Energía Excedente en un UAV Helicóptero


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Consumo de energía
UAVs de helicóptero
Potencia excesiva
Aerodinámica
Eficiencia
Optimización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El consumo de energía es un parámetro crítico en el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados (VANT) tipo helicóptero. Hoy en día, los VANT tipo helicóptero están desempeñando un papel cada vez más fundamental en diversas aplicaciones, desde la vigilancia y el reconocimiento hasta la entrega de paquetes y las misiones de búsqueda y rescate. Sin embargo, su eficiencia energética sigue siendo un problema urgente, ya que impacta directamente en su duración operativa y capacidad de carga. Uno de los principales desafíos en la optimización del consumo de energía es la existencia de energía excedente durante el vuelo, que surge de la compleja interacción entre el comportamiento aerodinámico del helicóptero y el diseño de seguridad. Típicamente, esta energía excedente se disipa, lo que resulta en un rendimiento y eficiencia subóptimos. Este estudio investigó el comportamiento de la energía excedente en un vehículo aéreo no tripulado tipo helicóptero. Típicamente, esta energía excedente se desperdicia en helicópteros convencionales y VANT tipo helicóptero. Se empleó un enfoque de doble método, que abarca metodologías numéricas y experimentales, para proporcionar información integral sobre el rendimiento del VANT tipo helicóptero en diversas condiciones. Se realizaron simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para analizar la aerodinámica del VANT. Las simulaciones fueron validadas al comparar la fuerza de sustentación con datos experimentales de túnel de viento, resultando en desviaciones aceptables. El análisis experimental se llevó a cabo utilizando un túnel de viento y un VANT tipo helicóptero de tamaño pequeño. Los experimentos fueron diseñados para examinar el comportamiento de la energía excedente del VANT bajo dos condiciones de vuelo distintas: vuelo en estacionario y vuelo hacia adelante. Se midieron la potencia de salida del generador y la potencia de entrada de la batería bajo diversas velocidades angulares y ángulos de inclinación. Los resultados revelaron un máximo de energía excedente del 6.84% para condiciones de vuelo en estacionario y del 9.83% para condiciones de vuelo hacia adelante. Esto indica que el porcentaje máximo de energía excedente atribuible a la medida de seguridad del VANT tipo helicóptero es del 6.84% y que el resultado de la aerodinámica es del 2.99%. Los hallazgos de este estudio contribuyen con valiosos conocimientos a la optimización del rendimiento del VANT tipo helicóptero y al potencial de aprovechar la energía excedente durante las operaciones de vuelo. Cuando esta energía excedente se aprovecha, puede contribuir significativamente al rendimiento y eficiencia general del VANT, potencialmente extendiendo su duración de vuelo o acomodando una capacidad de carga adicional que podría allanar el camino para el desarrollo de modelos híbridos de VANT tipo helicóptero en el futuro.

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