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Diseño Conceptual y Optimización de Aeronaves de Aviación General con Propulsión Eléctrica Distribuida

Autores: Wu, Jiang; Gao, Feng; Li, Shengwen; Yang, Fengtian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Diseño Conceptual y Optimización de Aeronaves de Aviación General con Propulsión Eléctrica Distribuida


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Hélices
Ala
Aerodinámica
Optimización
Aeronaves DEP
Alcance

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La interacción entre el flujo de aire de las hélices y el ala de una aeronave con propulsión eléctrica distribuida (DEP) podría beneficiar la aerodinámica. Se lleva a cabo un diseño conceptual y optimización con el fin de aumentar el alcance de una aeronave eléctrica de aviación general sin afectar su velocidad de despegue y aterrizaje en la misma condición de fuselaje. Las hélices se modelan utilizando la teoría del disco actuador (AD), y la aeronave se modela utilizando el método de malla de vórtices (VLM) para obtener la aerodinámica de las aeronaves DEP en el diseño conceptual. Se utiliza el método DIRECT para la optimización global. Para concentrarse en la disposición de las hélices y el ala, se selecciona una hélice con la misma distribución de cuerda, distribución de torsión y número de palas. El diseño y la optimización del alcance de las aeronaves DEP se llevan a cabo con el objetivo de lograr el máximo producto de la relación de sustentación-resistencia con la eficiencia de la hélice bajo restricciones de equilibrio de fuerzas. Además, para disminuir la distancia de despegue y aterrizaje, se optimiza el rendimiento de despegue y aterrizaje de las aeronaves DEP con el objetivo de la menor velocidad en un ángulo cercano al ángulo de cola hacia abajo bajo las restricciones de aceleración mayor que 0 y un número de Mach en la punta de las palas menor que 0.7. Se utilizó la simulación CFD para confirmar la aerodinámica bastante precisa de las aeronaves DEP. En comparación con la aeronave de referencia, la aeronave DEP mejorada con 10 hélices de alto levantamiento en el borde de ataque del ala y 2 hélices en las puntas de las alas puede aumentar el rendimiento de crucero en un 6% mientras mantiene la velocidad de despegue y aterrizaje. Además, se ha demostrado que la velocidad de pérdida de las aeronaves DEP con alas más pequeñas aumentaría proporcionalmente en comparación con las aeronaves de diseño convencional, y la necesidad de potencia de las aeronaves DEP aumentará como resultado de la operación de hélices de alto levantamiento. El diseño conceptual y el enfoque óptimo sugerido en este trabajo tiene un cierto valor de referencia para el diseño y la investigación de aeronaves de aviación general DEP de ala fija.

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