Academic Journal
Determination of the aerodynamic characteristics of the tiltrotor with the wingtip-mounted coaxial rotors
| Τίτλος: | Determination of the aerodynamic characteristics of the tiltrotor with the wingtip-mounted coaxial rotors |
|---|---|
| Πηγή: | MECHANICS OF GYROSCOPIC SYSTEMS; No. 40 (2020); 108-116 Механика гироскопических систем; № 40 (2020); 108-116 Механіка гіроскопічних систем; № 40 (2020); 108-116 |
| Στοιχεία εκδότη: | National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, 2021. |
| Έτος έκδοσης: | 2021 |
| Θεματικοί όροι: | аеродинамічне моделювання, воздушный винт, аеродинамічна досконалість, струмінь за повітряним гвинтом, lift-to-drag ratio, coaxial rotors, aerodynamic simulation, 02 engineering and technology, tiltrotor, 7. Clean energy, computational aerodynamics, гвинтовий рушій, струя за воздушным винтом, аэродинамическое моделирование, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, конвертоплан, аэродинамическое качество, propeller, повітряний гвинт, винтовой движитель, rotor slipstream, співвісні повітряні гвинти, обчислювальна аеродинаміка, вычислительная аэродинамика, соосные воздушные винты |
| Περιγραφή: | The article describes the study of rotor-to-wing aerodynamic interaction for the wingtip-mounted coaxial rotors configuration of the tiltrotor aircraft. The influence of the rotor slipstreams on lift-to-drag ratio characteristic was determined. Obtained results were compared with similar characteristics of the equivalent in thrust conventional single rotor slipstreams impact. Using the computational aerodynamics methods (panel-vortex method) the flow around the tiltrotor model with the wingtip-mounted single and coaxial rotors has been simulated. A study of the basic model configuration with conventional single rotors, based on the technical characteristics of the AgustaWestland AW609 tiltrotor, was conducted. Further researches were conducted for a modified model where single rotors were replaced with equivalent in thrust coaxial rotors. The influence of the rotor slipstreams on the aerodynamic characteristics of the model for both directions of rotors rotation in coaxial combination is considered. Also, the dependence of the maximum lift-to-drag characteristic due to the coaxial rotor diameters change has been determined. The results show that the coaxial rotor slipstreams-to-wing aerodynamic interaction effect is the similar to the effect of conventional single rotor, but less intensive. Comparison of the results showed that a tiltrotor equipped with wingtip-mounted single rotors has approximately 20% greater maximum lift-to-drag characteristic than one equipped with coaxial rotors with the same thrust. However, the use of coaxial rotors allows getting higher maximum speed, when conventional single rotors lose the efficiency significantly. Therefore, it is advisable to conduct further research for the possibility of using coaxial rotors for tiltrotor aircrafts. The research results are presented in graphical form. The obtained data provides a basis for further studies of the described problem, and also will be useful for new tiltrotor design works. При помощи методов вычислительной аэродинамики (панельно-вихревого метода) исследовано обтекание расчетной модели конвертоплана струями винтовых движителей, расположенных на концах крыла и оснащенных одинарными или соосными воздушными винтами. Выполнен сравнительный анализ влияния каждой из указанных конфигураций винтовых движителей на аэродинамические характеристики модели. Определена зависимость максимального аэродинамического качества расчетной модели от геометрических параметров винтовых движителей с соосными воздушными винтами, а также от направления вращения винтов. Установлено, что использование одинарных воздушных винтов в винтовых движителях, установленных на концах крыла конвертоплана, является более выгодным с точки зрения аэродинамических характеристик. Однако, применение в конструкции конвертоплана соосных воздушных винтов может обеспечить достижение им более высокой максимальной скорости в горизонтальном крейсерском полете. Также, выполнена оценка зависимости аэродинамических характеристик расчетной модели от основных геометрических параметров движителей с соосными воздушными винтами, а также от направления вращения винтов. Полученные данные могут служить основой для проведения дальнейших исследований освещенной проблемы, а также будут полезны при выборе параметров винтовых движителей, размещенных на концах крыла, при проектировании летательных новых аппаратов. За допомогою методів обчислювальної аеродинаміки (панельно-вихрового методу) досліджено обтікання розрахункової моделі конвертоплана струменями, розташованих на кінцях крила, гвинтових рушіїв, оснащених одинарними або співвісними повітряними гвинтами, а також виконано порівняльний аналіз впливу кожної із зазначених конфігурацій гвинтових рушіїв на аеродинамічні характеристики моделі. Визначено залежність максимальної аеродинамічної досконалості дослідної моделі від геометричних параметрів гвинтових рушіїв зі співвісними повітряними гвинтами, а також від напрямку обертання гвинтів. Встановлено, що використання одинарних повітряних гвинтів у гвинтових рушіях, встановлених на кінцях крила конвертоплана, є більш вигідним з точки зору аеродинамічних характеристик. Проте, оскільки застосування співвісних повітряних гвинтів у гвинтових рушіях конвертоплана може забезпечити досягнення вищої максимальної швидкості у горизонтальному польоті, було проведено також оцінку залежності аеродинамічних характеристик дослідної моделі від основних геометричних параметрів таких рушіїв а також від напрямку обертання гвинтів. Отримані дані можуть служити основою для проведення подальших досліджень освітленої проблеми, а також будуть корисними при виборі параметрів гвинтових рушіїв, розміщених на кінцях крила, для нових проектів літальних апаратів. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | Ukrainian |
| ISSN: | 0203-3771 2519-2272 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://mgsys.kpi.ua/article/view/248778 |
| Rights: | CC BY NC ND |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.scientific.p..30c5d209bbbe9f9d12559d05c4b99d10 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| ISSN: | 02033771 25192272 |
|---|