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Dissertação

{pt_PT=Experimental Comparison of Planar and Coaxial Rotor Configurations in Multi-rotors} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=De modo a estabelecer uma comparação do desempenho de sistemas de rotores coaxiais face a sistemas planares (dois rotores individuais lado a lado), em drones, apresenta-se no presente trabalho uma análise experimental de ambas as configurações. O estudo surgiu de modo a fornecer mais dados para auxiliar a selecção de sistemas de propulsão em drones, numa altura em que a sua indústria é cada vez mais representativa. Inicialmente, o comportamento aerodinâmico do rotor isolado e coaxial é modelado através de um estudo analítico, adaptado da Teoria do Momento Linear, permitindo definir variáveis de desempenho. Após esta análise, é desenvolvida uma bancada para testes experimentais, assim como um sistema de aquisição de dados, para medição de parâmetros como a propulsão, o binário e o RPM. Nos testes de rotores isolados, explora-se a influência da variação de diâmetro, passo e constante de velocidade dos motores, Kv [RPM/V]. No sistema coaxial, são avaliados esses parâmetros, individualmente, no rotor de cima e no rotor de baixo. Estuda-se também a distância entre rotores, H, o sentido relativo de rotação das hélices, e a distribuição de potência entre os rotores. Os resultados experimentais permitem identificar condições em que os rotores coaxiais e isolados operam de forma mais eficiente, e estabelecer a comparação entre os sistemas coaxial e planar. Por fim, esta investigação permite obter condições em é possível obter uma configuração coaxial com melhor desempenho que a planar. , en=The present work experimentally investigates the use of coaxial and planar propulsion systems, in multi-rotor Unmanned Aerial Vehicles. A systematic study of the coaxial configuration is performed evaluating parameters influencing its performance in hover. The sensitivity to the diameter and pitch of the propellers, the interrotor distance, the power distribution, the motor velocity constant, and the relative sense of rotation of the propellers, is explored. A dedicated test bench is developed, allowing the installation and testing of both single and coaxial configurations, varying the previous parameters, and measuring thrust, torque and RPM. The behaviour of experimental curves is predicted by an analytical model, based on Momentum Theory, and the pertinent variables are identified. The experimental results demonstrate the conditions in which the coaxial and single rotors are more efficient. It is concluded that it is possible to reach a coaxial configuration with better performance than the planar one (two single rotors operating side do side, in the same plane): this is obtained when the coaxial diameters are a given percentage higher than the single diameters. A detailed discussion of the parameters influence is presented.}
Keywords: {pt=Drones, Multi-rotores, Propulsão a Hélice, Rotores Coaxiais, Teoria do Momento Linear, Banco de Ensaios, en=Drones, Multi-rotors, Propeller Propulsion, Coaxial Rotors, Momentum Theory, Experimental Test Bench}

Discussão: setembro 19, 2017, 15:0