Sobre el rendimiento aerodinámico de un vehículo aéreo no tripulado de cuerpo de ala mezclada a bajo número de Mach
Autores: Lampropoulos, Nikolaos; Vouros, Alexandros; Templalexis, Ioannis; Lekas, Theodoros
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sobre el rendimiento aerodinámico de un vehículo aéreo no tripulado de cuerpo de ala mezclada a bajo número de Mach
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Ala fuselaje combinado
UAV
Diseño aerodinámico
Números de Mach bajos
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un estudio sobre el diseño aerodinámico de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala y fuselaje combinado (BWB) que opera a bajos números de Mach. Primero, se lleva a cabo una investigación paramétrica basada en ecuaciones analíticas para identificar el rango del área mojada necesaria para que el VANT maximice su resistencia a un número de Mach cercano a 0.1. Se diseña una configuración de referencia y se evalúa su rendimiento aerodinámico utilizando un método de panel en Xflr5. Luego, se incorpora un algoritmo de optimización para ajustar el VANT y producir la configuración "limpia". Se realizan simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) dentro del entorno OpenFoam para producir primero los polares de resistencia actualizados y luego, para analizar la integración de la góndola y el par de ventiladores ductados eléctricos (EDF) utilizados para el sistema de propulsión. En particular, al examinar la integración de la góndola con un ventilador ductado eléctrico (EDF) giratorio que actúa como el sistema de propulsión del vehículo, se adopta un enfoque computacional de malla rotativa y deslizante. Los resultados indican que la configuración limpia se caracteriza por una fuerte estabilidad longitudinal, de modo que el VANT tiene el potencial de volar ajustado a velocidades muy bajas. Montar EDFs en la parte trasera del fuselaje favorece una mayor carga con una penalización de resistencia mínima. Se logra una mayor relación de sustentación a resistencia. Se observa una reducción en la mezcla de estela debido al flujo de chorro del EDF. El flujo en la dirección de la envergadura que favorece el frenado de cabeceo y la pérdida de estabilidad también es débil, ya que la succión producida por el EDF desvía el flujo hacia el interior.
Descripción
Se presenta un estudio sobre el diseño aerodinámico de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) de ala y fuselaje combinado (BWB) que opera a bajos números de Mach. Primero, se lleva a cabo una investigación paramétrica basada en ecuaciones analíticas para identificar el rango del área mojada necesaria para que el VANT maximice su resistencia a un número de Mach cercano a 0.1. Se diseña una configuración de referencia y se evalúa su rendimiento aerodinámico utilizando un método de panel en Xflr5. Luego, se incorpora un algoritmo de optimización para ajustar el VANT y producir la configuración "limpia". Se realizan simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) dentro del entorno OpenFoam para producir primero los polares de resistencia actualizados y luego, para analizar la integración de la góndola y el par de ventiladores ductados eléctricos (EDF) utilizados para el sistema de propulsión. En particular, al examinar la integración de la góndola con un ventilador ductado eléctrico (EDF) giratorio que actúa como el sistema de propulsión del vehículo, se adopta un enfoque computacional de malla rotativa y deslizante. Los resultados indican que la configuración limpia se caracteriza por una fuerte estabilidad longitudinal, de modo que el VANT tiene el potencial de volar ajustado a velocidades muy bajas. Montar EDFs en la parte trasera del fuselaje favorece una mayor carga con una penalización de resistencia mínima. Se logra una mayor relación de sustentación a resistencia. Se observa una reducción en la mezcla de estela debido al flujo de chorro del EDF. El flujo en la dirección de la envergadura que favorece el frenado de cabeceo y la pérdida de estabilidad también es débil, ya que la succión producida por el EDF desvía el flujo hacia el interior.