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Title: Diseño de un sistema de propulsión embebido para un pequeño vehículo aéreo no tripulado.
Authors: Arias Santillán, Jonathan Arnulfo
Keywords: SISTEMA DE PROPULSIÓN
VEHÍCULO AÉREO NO TRIPULADO
Issue Date: 25-May-2021
Publisher: Quito, 2021
Citation: Arias Santillán, J. A. (2021). Diseño de un sistema de propulsión embebido para un pequeño vehículo aéreo no tripulado. 89 hojas. Quito : EPN.
Abstract: The present work presents the design of a propulsion system for the X-48B vehicle based on duct fans. The stability and aerodynamics studies of the aircraft, previously carried out, were considered as the basis for this project. A mathematical-thermodynamic model based on the equations that govern a "ducted fan" has been defined. The model allows to define the exact diameter of each rotor, weight and estimated cost of the propulsion system for different numbers of propellants in homogeneous and non-homogeneous configurations. Then, the design of the blades of each rotor and stator was carried out. In the results, three non-homogeneous thrusters are defined as the best choice, based on an analysis of static thrust of the airplane. The design and analysis of the blades is carried out using CFD simulations, considering the following cases: First power stage design, using the Vista AFD module from Ansys and optimizing the blades of the Vista AFD module. The latter case offers the best total pressure ratios and lowest losses in the duct. Additionally, it is determined that the integration of the designed propeller in the aircraft yields a pressure ratio of 1.0616 for the central chord and 1.1034 for the distributed chord.
Description: El presente trabajo presenta el diseño de un sistema de propulsión para el vehículo X48B basado en ventiladores de ducto. Los estudios de estabilidad y aerodinamismo de la aeronave, previamente realizados, fueron considerados como base para el presente proyecto. Un modelo matemático-termodinámico basado en las ecuaciones que gobiernan un “ducted fan” ha sido definido. El modelo permite definir el diámetro exacto de cada rotor, peso y costo estimado del sistema propulsivo para diferentes números de propulsores en configuraciones homogéneas y no homogéneas. Seguidamente, se realizó el diseño de las aspas de cada rotor y estator. En los resultados, se definen tres propulsores no homogéneos como la mejor opción, basados en un análisis de empuje estático del aeroplano. El diseño y análisis de las aspas se realiza mediante simulaciones CFD, considerando los siguientes casos: Diseño de la primera etapa de propulsión, mediante el módulo Vista AFD de Ansys y optimizando las aspas del módulo Vista AFD. El último caso ofrece las mejores relaciones de presiones totales y menores pérdidas en el ducto. Adicionalmente, se determina que la integración del propulsor diseñado en la nave ejerce una relación de presiones de 1,0616 para la cuerda central y 1,1034 para la distribuida.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21650
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