Diseño de hélices optimizadas para mejorar el sistema de empuje de un drone modelo T4.
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Date
2020-09
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Publisher
Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC.
Abstract
El presente proyecto se encuentra enfocado en mejorar el sistema de empuje de un drone modelo T4 mediante el diseño de una hélice optimizada y validada experimentalmente, para lo cual, se analizó la resistencia aerodinámica inducida por la generación de vórtices en las puntas de las hélices y de esta forma determinar el ángulo de punta alar óptimo que permita reducir dicha resistencia. El proceso inicia con la selección del perfil aerodinámico NACA 6609 basado en los análisis aerodinámicos descritos en los reportes NACA No. 824 y NACA No. 460, éste perfil se emplea para el diseño de la hélice APC 1555 sobre la cual se realizó un total de ocho modificaciones diferentes en el ángulo de punta alar también denominado “winglet”; posterior al diseño se procede a la simulación de cada hélice modificada mediante estudio de fluidos computarizados en software ANSYS, los resultados por parte del CFD para las hélices con ángulos de 60 y 45 grados en la punta alar muestran una notable mejora con relación a los otros diseños, por tal motivo estas hélices se seleccionaron para la impresión en 3D con material PLA. La validación experimental se realizó a una altitud de 2600 m.s.n.m. mediante un banco de prueba RCbenchmark modelo 1520, un motor GARTT ML4112 de 400 KV y una batería de grafeno de 14.8 VDC de cuatro celdas de 1300 mAh de capacidad. Los resultados obtenidos en banco de pruebas para la hélice de 60 grados muestran un aumento promedio en la eficiencia de 9,49%, y para la hélice de 45 grados muestran un aumento de 8,42% con respecto a la hélice original.
Description
The present project is focused on improving the thrust system of a T4 model drone through the design of an optimized and experimentally validated propeller, for which, the aerodynamic resistance induced by the generation of vortices in the tips of the propellers was analyzed and thus determine the optimal wing tip angle that allows reducing such resistance. The process begins with the selection of the NACA 6609 aerodynamic profile based on the aerodynamic analyses described in the NACA No. 824 and NACA No. 824 reports. This profile is used for the design of the APC 1555 propeller on which a total of eight different modifications were made in the wing tip angle also called "winglet"; after the design, the simulation of each modified propeller is carried out by means of the study of computerized fluids in ANSYS software. The results by the CFD for the propellers with angles of 60 and 45 degrees in the wing tip show a remarkable improvement in relation to the other designs, for this reason these propellers were selected for 3D printing with PLA material. The experimental validation was carried out at an altitude of 2600 m.a.s.l. using an RCbenchmark model 1520 test bench, a 400 KV GARTT ML4112 engine and a four-cell 14.8 VDC graphite battery with a capacity of 1300 mAh. The results obtained on the test bench for the 60 degree propeller show an average increase in efficiency of 9.49%, and for the 45 degree propeller they show an increase of 8.42% with respect to the original propeller.
Keywords
DRONE, HÉLICE, NACA, EFICIENCIA
Citation
Gabriel Sebastián Inca Yajamín, Carlos Eduardo Jaguaco López (2020), Diseño de hélices optimizadas para mejorar el sistema de empuje de un drone modelo T4. UTC. Latacunga. 60 p.