Modelado del Rendimiento de Vuelo de un Drone Propulsado por Plasma: Limitaciones y Perspectivas
Autores: Grosse, Sylvain; Moreau, Eric; Binder, Nicolas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado del Rendimiento de Vuelo de un Drone Propulsado por Plasma: Limitaciones y Perspectivas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Resurgimiento
Propulsión electro-aerodinámica de aeronaves
Propulsores EAD
Plasma
Viabilidad
UAV
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El resurgimiento del interés en la propulsión electro-aerodinámica (EAD) de aeronaves ha sido impulsado por los recientes avances en los propulsores EAD, que generan empuje mediante un plasma generado a través de descarga eléctrica. Con una propulsión potencialmente más silenciosa que podría contribuir a la generación de sustentación o al control de la actitud, es importante determinar la viabilidad de un avión propulsado por EAD. Primero, se extrajeron de la literatura las principales características propulsivas (generación de empuje y consumo de energía) de los propulsores EAD y se compararon con las tecnologías existentes. En segundo lugar, se desarrolló un algoritmo para acoplar las ecuaciones estándar de vuelo con el rendimiento de la propulsión EAD y tratar las interacciones de primer orden. Replicó razonablemente el rendimiento del único dron autónomo propulsado por EAD disponible. Un caso de prueba basado en un UAV comercial existente de 10 kg equipado con propulsores EAD de generación actual anticipó un vuelo de menos de 10 minutos, a menos de 30 m de altura y por debajo de 8 m · s -1 en velocidad. Lograr más de 2 horas de vuelo a 30 m de altura a 10 m · s -1 requiere que el empuje actual de EAD se duplique sin alterar el consumo de energía. Para el mismo rendimiento de vuelo que el UAV base, la predicción solicitó un aumento de diez veces en el empuje con el mismo consumo de energía.
Descripción
El resurgimiento del interés en la propulsión electro-aerodinámica (EAD) de aeronaves ha sido impulsado por los recientes avances en los propulsores EAD, que generan empuje mediante un plasma generado a través de descarga eléctrica. Con una propulsión potencialmente más silenciosa que podría contribuir a la generación de sustentación o al control de la actitud, es importante determinar la viabilidad de un avión propulsado por EAD. Primero, se extrajeron de la literatura las principales características propulsivas (generación de empuje y consumo de energía) de los propulsores EAD y se compararon con las tecnologías existentes. En segundo lugar, se desarrolló un algoritmo para acoplar las ecuaciones estándar de vuelo con el rendimiento de la propulsión EAD y tratar las interacciones de primer orden. Replicó razonablemente el rendimiento del único dron autónomo propulsado por EAD disponible. Un caso de prueba basado en un UAV comercial existente de 10 kg equipado con propulsores EAD de generación actual anticipó un vuelo de menos de 10 minutos, a menos de 30 m de altura y por debajo de 8 m · s -1 en velocidad. Lograr más de 2 horas de vuelo a 30 m de altura a 10 m · s -1 requiere que el empuje actual de EAD se duplique sin alterar el consumo de energía. Para el mismo rendimiento de vuelo que el UAV base, la predicción solicitó un aumento de diez veces en el empuje con el mismo consumo de energía.