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Dissertação

{pt_PT=Aerodynamic Interactions Between Tandem Configuration Rotors} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Procura-se comparar o desempenho de rotores em configurações tandem (com sobreposição parcial) com configurações planares. Este estudo tem como objectivo identificar os parâmetros críticos para o desempenho deste tipo de configuração. Pretende-se ainda que este trabalho seja mais uma fonte de dados para a implementação de sistemas de propulsão tandem em drones, dada a rápida expansão desta indústria. Como base teórica, apresenta-se a Teoria do Momento Linear, que permite obter valores de referência para o desempenho dos rotores isolados. A teoria pode ainda ser adaptada para obter intervalos de resultados esperados para os rotores em tandem. O banco de ensaios desenvolvido por Amado para configurações coaxiais, foi modificado para permitir o estudo de configurações tandem. O procedimento de calibração para as forças e binários necessários foi realizado e verificado com resultados fornecidos pelo fabricante das hélices. Identificaram-se 5 parâmetros para o estudo: direção de rotação, passo e diâmetro de ambos os rotores. Avaliaram-se também a importância do distanciamento entre os eixos dos rotores e entre os planos dos rotores. Observou-se que o desempenho do rotor inferior sofre um impacto negativo elevado quando este tem um sentido de rotação oposta à do rotor superior ou quando a distância interaxial é reduzida. O mesmo se verifica quando o diâmetro do rotor inferior é reduzido, ou quando o passo do mesmo é aumentado. Uma sensibilidade moderada foi verificada quanto ao passo do rotor superior. Quando a distância entre planos dos rotores ou o diâmetro superior são variados, observou-se muito pouca variação no desempenho., en=The main objective of this thesis is to explore the performance of tandem configuration drones (with partial overlap) and compare to planar configurations, identifying critical parameters for these configurations. Additionally, this work is intended as a source of data for the development of alternative configurations for drones. A summary of Momentum Theory, as a first-approximation reference for isolated rotors, is presented. An adaptation of this theory for tandem-rotor configurations is also explained, as it allows for the computation of the expected experimental results. A testing bench, originally developed by Amado for coaxial configurations, was modified to allow for the study of rotors in tandem. A calibration procedure was carried out and resulting coefficients verified with results supplied by the propellers' manufacturer. The parameters studied were pitch and diameter for both rotors, rotation direction as well as interrotor and interaxial distances. The performance of the downstream rotor and the overall performance were very sensitive to rotation direction (where opposite rotation was observed to be less performant). Interaxial distance was also found to be of high importance. Moderate impact was observed when a smaller downstream diameter was used, or when the pitch of the downstream rotor is greater. A moderate sensitivity to upstream pitch was verified. A low sensitivity to interrotor distance and upstream diameter is also of note.}
Keywords: {pt=Drones, Configurações tandem, Análise Experimental, Sistema de Propulsão Aérea, Teoria do Momento Linear, en=Drones, Tandem-rotor Configurations, Experimental Analysis, Aerial Propulsion Systems, Momentum Theory Analysis}

Discussão: dezembro 30, 2021, 18:0