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Optimización Rápida de la Forma de la Paleta para Propulsores Contra-Rotatorios para Aeronaves eVTOL Considerando la Interferencia Aerodinámica

Autores: Qiao, Nanxuan; Ma, Tielin; Fu, Jingcheng; Zhang, Ligang; Wang, Xiangsheng; Xue, Pu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Optimización Rápida de la Forma de la Paleta para Propulsores Contra-Rotatorios para Aeronaves eVTOL Considerando la Interferencia Aerodinámica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Evolutividad
Despegue y aterrizaje vertical eléctrico
Movilidad aérea urbana
Eficiencia de hélices
Hélices contra-rotativas
Optimización de la forma de las palas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El creciente interés en la evolutividad de los despegues y aterrizajes verticales eléctricos (eVTOL) promete un potencial sustancial en el campo de la movilidad aérea urbana (UAM). Los desafíos en la densidad de almacenamiento de energía y las restricciones geométricas enfatizan la eficiencia de la hélice para la resistencia y el peso de despegue, mientras que la ventaja de las hélices contra-rotativas (CRP) es equilibrar un alto empuje y eficiencia sobre una sola hélice. El objetivo de este artículo es doble: (i) presentar un nuevo marco de optimización de la forma de la hoja de hélice CRP rápida y (ii) estudiar el impacto de las asignaciones de velocidad de revolución de las hélices duales en la eficiencia de potencia general de la CRP. El núcleo del marco es la optimización de la forma de la hoja basada en la teoría del momento de elemento de hoja (BEMT), considerando el efecto de estela de la hélice superior mediante el método de simulación de disco-actuador CFD (dinámica de fluidos computacional) rotacional. Los resultados muestran que para el mismo empuje, la CRP optimizada a la misma velocidad de revolución es superior a la original (superior-inferior-idéntica) en un 5.9% en la relación empuje-potencia. La eficiencia general puede aumentarse adicionalmente en un 5.3% cuando las hélices duales comparten torques similares. Al excluir la simulación CFD integral de la hélice y la estimación de parámetros empíricos, el marco permite obtener rápidamente un esquema CRP optimizado mientras mantiene la robustez también.

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