Modelado de Alta Precisión de Propulsión Eléctrica de UAV para Mejorar la Estimación de la Autonomía
Autores: Dai, Xunhua; Liu, Wei; Chen, Yong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Modelado de Alta Precisión de Propulsión Eléctrica de UAV para Mejorar la Estimación de la Autonomía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Sistema de propulsión eléctrica
UAVs
Rendimiento de resistencia
Análisis dimensional
Teorema de Buckingham
Empuje de hélice
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El sistema de propulsión eléctrica es un determinante crítico de las capacidades operativas de los vehículos aéreos no tripulados (VANT), particularmente en el rendimiento de resistencia. Este documento propone un marco de modelado de alta precisión para los sistemas de propulsión eléctrica de VANT con el fin de mejorar la estimación de resistencia. Al integrar el análisis dimensional basado en el teorema de Buckingham con el ajuste de parámetros basado en datos, el método predice con precisión el empuje de la hélice, la potencia y la corriente del motor bajo diversas condiciones de flujo utilizando datos experimentales limitados. Los modelos propuestos y la implementación completa están disponibles públicamente, facilitando la reproducibilidad y la investigación adicional. La novedad clave de este trabajo radica en la estrecha integración del análisis dimensional (a través del teorema de Buckingham) con un modelo de corriente del motor basado en torque impulsado por datos, lo que permite predicciones precisas de configuración cruzada tanto para la aerodinámica de la hélice como para las características eléctricas del motor utilizando datos experimentales limitados. El modelo se valida rigurosamente contra la base de datos de hélices de UIUC, un banco de pruebas de flujo personalizado y pruebas de vuelo reales. Los resultados demuestran que el enfoque propuesto logra una precisión de predicción superior en múltiples configuraciones de hélice-motor mientras reduce significativamente los costos computacionales. Este trabajo proporciona una base confiable para mejorar la estimación de resistencia de VANT y el diseño del sistema de propulsión.
Descripción
El sistema de propulsión eléctrica es un determinante crítico de las capacidades operativas de los vehículos aéreos no tripulados (VANT), particularmente en el rendimiento de resistencia. Este documento propone un marco de modelado de alta precisión para los sistemas de propulsión eléctrica de VANT con el fin de mejorar la estimación de resistencia. Al integrar el análisis dimensional basado en el teorema de Buckingham con el ajuste de parámetros basado en datos, el método predice con precisión el empuje de la hélice, la potencia y la corriente del motor bajo diversas condiciones de flujo utilizando datos experimentales limitados. Los modelos propuestos y la implementación completa están disponibles públicamente, facilitando la reproducibilidad y la investigación adicional. La novedad clave de este trabajo radica en la estrecha integración del análisis dimensional (a través del teorema de Buckingham) con un modelo de corriente del motor basado en torque impulsado por datos, lo que permite predicciones precisas de configuración cruzada tanto para la aerodinámica de la hélice como para las características eléctricas del motor utilizando datos experimentales limitados. El modelo se valida rigurosamente contra la base de datos de hélices de UIUC, un banco de pruebas de flujo personalizado y pruebas de vuelo reales. Los resultados demuestran que el enfoque propuesto logra una precisión de predicción superior en múltiples configuraciones de hélice-motor mientras reduce significativamente los costos computacionales. Este trabajo proporciona una base confiable para mejorar la estimación de resistencia de VANT y el diseño del sistema de propulsión.