Dissertação

{en_GB=Optimization of the Propeller-Driven Propulsion System for a Small UAV } {} EVALUATED

{pt=Integrando no projeto do LEEUAV, um UAV desenvolvido pelo IDMEC, em conjunto com o AergoG e o INEGI, o objetivo desta dissertaçãoo é otimizar o hélice do sistema de propulsão já anteriormente construído. Após uma revisão da literatura e de pesquisa sobre os diferentes softwares existentes para análises de sistemas de propulsão, foi escolhido o software QPROP. Após a escolha do software, foi realizada uma parametrização do hélice, incluindo parâmetros que caracterizam a geometria exterior do hélice e parâmetros que caracterizam o perfil usado em cada uma das pás do hélice. Após execução do software QPROP, foram considerados os parâmetros usados para avaliar o desempenho do hélice tais como a força propulsiva, os coeficientes de potência e de força propulsiva, e a eficiência do hélice. Para realizar os ensaios experimentais, foram escolhidos três hélices diferentes, onde foi possível analisar como varia a sua performance para diferentes diâmetros, passos e motores e validar o software. Tendo em conta que não se sabia que perfil estava a ser usado em cada hélice, foram considerados dois possíveis perfis, cujos dados foram determinados com o software XFOIL. Os parâmetros geométricos do hélice foram determinados manualmente. Após a realização dos ensaios experimentais e validação do software QPROP, foi realizada uma otimização progressiva usando o software MATLAB, tanto para a fase de vôo cruzeiro como para a fase de subida. Com esta otimização foi obtido um sistema motor+hélice com uma eficiência superior ao inicial para as duas fases de vôo, tal como era desejado., en=Integrated in the LEEUAV project, an UAV developed by IDMEC, together with AeroG and INEGI, the objective of this dissertation is to optimize the propeller-driven propulsion system designed and built previously. After some literature review and research about the different existing softwares for propulsion systems analysis, the chosen software was the QPROP. After software selection, a propeller parametrization was made, including the planform and airfoil shape. After running QPROP, some functions were used to evaluate the performance of the propeller, such as thrust, power and thrust coeffcient and the propeller effciency. To perform the experimental tests, three different propellers were chosen to study how the performance varies for different diameters, pitches and motors and to validate the software. Since it was not known accurately which airfoil was used in each propeller, two different airfoils, whose data was obtained using the software XFOIL, were considered. The geometric parameters of the propeller were measured manually. Following the experimental tests and the validation of the software QPROP, a geometry optimization using the software MATLAB, for cruise and climb, was performed. At the end of this optimization, a system motor+propeller with an higher effciency for both flight stages was obtained, as desired.}
{pt=Hélice, Otimização, Eficiência, Força Propulsiva, Potência Elétrica, en=Propeller, Optimization, Efficiency, Thrust, Electrical Power}

Abril 6, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

André Calado Marta

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar