Reducción de arrastre mediante hélices montadas en las puntas de las alas en configuraciones de propulsión distribuida
Autores: Minervino, Mauro; Andreutti, Giovanni; Russo, Lorenzo; Tognaccini, Renato
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Reducción de arrastre mediante hélices montadas en las puntas de las alas en configuraciones de propulsión distribuida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Hélices montadas en la punta
Eficiencia aerodinámica del ala
Propulsión eléctrica híbrida
Estudio numérico
Análisis de descomposición de la resistencia
Instalación de winglets
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Los propulsores montados en la punta pueden aumentar la eficiencia aerodinámica del ala, y el concepto está ganando atractivo en el contexto de la propulsión eléctrica híbrida para una aviación más ecológica, ya que motores eléctricos más pequeños y ligeros pueden ayudar a mitigar las desventajas estructurales de una instalación de motor en la punta. Se ilustra aquí un estudio numérico de los efectos de los propulsores en la punta sobre la aerodinámica del ala, considerando diferentes configuraciones de potencia de un ala de aeronave regional. Se presenta un análisis de desglose de la resistencia utilizando métodos de campo lejano para una de las configuraciones más prometedoras, y también se proporciona una comparación entre las reducciones de resistencia obtenidas con un propulsor en la punta o una instalación de winglet estándar. Se comparan simulaciones de flujo numérico utilizando Métodos de Volumen Finito con modelos de disco de actuador con los resultados de un Método de Red de Vórtices, y se realiza un cálculo de la fuerza aerodinámica en el campo lejano para diferentes tamaños de malla. Se predice una reducción de la resistencia del ala de hasta el 6% (10%) en condiciones típicas de vuelo de crucero (ascenso) cuando los propulsores montados en la punta del ala asumen más de la mitad del empuje total que normalmente proporcionan los motores turbohélice instalados en la posición interna del ala. El análisis de desglose de la resistencia confirmó que los beneficios observados provienen principalmente de una reducción en el componente de resistencia reversible, aumentando la eficiencia efectiva de la envergadura del ala.
Descripción
Los propulsores montados en la punta pueden aumentar la eficiencia aerodinámica del ala, y el concepto está ganando atractivo en el contexto de la propulsión eléctrica híbrida para una aviación más ecológica, ya que motores eléctricos más pequeños y ligeros pueden ayudar a mitigar las desventajas estructurales de una instalación de motor en la punta. Se ilustra aquí un estudio numérico de los efectos de los propulsores en la punta sobre la aerodinámica del ala, considerando diferentes configuraciones de potencia de un ala de aeronave regional. Se presenta un análisis de desglose de la resistencia utilizando métodos de campo lejano para una de las configuraciones más prometedoras, y también se proporciona una comparación entre las reducciones de resistencia obtenidas con un propulsor en la punta o una instalación de winglet estándar. Se comparan simulaciones de flujo numérico utilizando Métodos de Volumen Finito con modelos de disco de actuador con los resultados de un Método de Red de Vórtices, y se realiza un cálculo de la fuerza aerodinámica en el campo lejano para diferentes tamaños de malla. Se predice una reducción de la resistencia del ala de hasta el 6% (10%) en condiciones típicas de vuelo de crucero (ascenso) cuando los propulsores montados en la punta del ala asumen más de la mitad del empuje total que normalmente proporcionan los motores turbohélice instalados en la posición interna del ala. El análisis de desglose de la resistencia confirmó que los beneficios observados provienen principalmente de una reducción en el componente de resistencia reversible, aumentando la eficiencia efectiva de la envergadura del ala.