Крыльчатые роторы в качестве воздушных движителей
для летательных аппаратов вертикального взлета и посадки.
Состояние темы в мире

Обращение авиационных специалистов от доброго старого пропеллера к очень сложному крыльчатому ротору*, на первый взгляд, вызывает недоумение. Пропеллер, даже обремененный механизмом изменяемого шага, реверсом и автоматом перекоса, по числу деталей и алгоритму их взаимодействия несравнимо проще крыльчатого ротора. Однако за высокие эксплуатационные качества приходится платить сложностью самого устройства и сложностью технологии его производства.
В настоящее время человек проживает и работает в многоэтажных зданиях для экономии на подземных коммуникациях. При этом транспортные наземные коммуникации оказались в дефиците из-за развития автомобильного транспорта. Приходит время и созревает потребность в немыслимых ранее качествах транспортных средств. Сейчас появилась потребность причаливать аппаратами вертикального взлета-посадки к вертикальным сооружениям, что невозможно для вертолетов и мультикоптеров.
В 20-ом веке крыльчатый движитель - авантюрная инженерная экзотика. В 21-ом веке появились новые конструкционные материалы и силовые установки. Ожидается, что крыльчатый движитель может стать реальным решением перемещения грузо- пассажирского траффика в третье измерение.
По сравнению с классическим вертолетом, у летательных аппаратов с крыльчатыми воздушными движетелями, помимо революционного решения проблемы причаливания к вертикальным сооружениям, есть ряд очень важных качеств. Это - меньшая площадь проекции на горизонтальную плоскость, большая маневренность и устойчивость в зависании, удивительная малошумность, лучшие энергетические параметры.

* Крыльчатые движители цилиндрического вида, как устройства создания аэродинамической силы, представляют собой роторы, по цилиндрической поверхности которых расположены на равных угловых расстояниях крылообразные лопасти, совершающие круговые (циклические) движения вместе с роторами и колебательные движения вокруг собственных осей, лежащих на поверхности цилиндров. По циклу движения каждая лопасть-крыло в двух секторах поворачивается на угол атаки к касательной поверхности цилиндра, создавая совокупную аэродинамическую силу радиального направления, примерно совпадающего с углом наибольшего отклонения.



 
История крыльчатого воздушного движителя по 2013 год достаточно полно написана таинственным незнакомцем на простецких страницах НАРОД.РУ.

Надо признать как факт, в 21-ом веке ни один из авиационных монстров (Боинг, Эйрбас...) не отметился публикациями об участии в научно-инженерных усилиях относительно крыльчатых двигателей. Все эти усилия реализует НАУКА:
- CROP ,европейская группа:
сложившаяся конгломерат на основе проекта D-DALUS, который приподнялся над полом вот этим аппаратом:
Это лето 2012 года, внешний вид движителей вызывает изумление: или это таинственный "лабиринтный тип", или заблуждение. Судя по испытаниям, либо "лабиринтный тип" себя не оправдал, либо-таки заблуждение. Теперь они, конечно, всё понимают, но в своих футуристических проектах CROP-a видим всё те же "глухие" торцы и перегородки. Выглядит мощно и надежно, но летать будет только...

...с ядерной силовой установкой на борту. Тем не менее, научно-инженерную ценность и продуктивность этой группы трудно переоценить, достаточно просмотреть их отчет 2015 года (pdf), чтобы понять, эти люди:

Carlos M. Xisto Chalmers University of Technol... , Goteborg · Department of Applied Mechanics Aeronautical Engineering, Aerospace Engineering, Mechanical EngineeringPh.D. 12.50
Meinhard Schwaiger AMX AutomationTechnologies Mechanical Engineering, Aerospace Engineering, Aeronautical Engineering
Jose Pascoa Universidade da Beira Interior , Covilha Mechanical EngineeringAgregacao (Habil./HDR), Doutoramento (Ph.D)
Antonio Dumas Universita degli Studi di Mode... , Modena

и их коллеги не теряли времени напрасно. За авторством этих исследователей:
1. Parametric Analysis of a Large-scale Cycloidal Rotor in Hovering Conditions.
РЕФЕРАТ:
В этой работе рассматриваются четыре критически важных конструктивных параметра крыльчатых воздушных движителей (КД), а именно: геометрия аэродинамического профиля лопасти; количество лопастей; отношение хорды к радиусу и расположение оси качания лопасти. Параметры, которые оказывают сильное влияние на аэродинамическую эффективность ротора, анализируют с помощью аналитической модели и численного подхода. Эту четверку параметров, которые оказывают сильное влияние на аэродинамическую эффективность КД, мы исследовали с помощью аналитической модели и численного метода. Численный метод основан на ограниченном объёме дискретизации в решении двумерных нестационарных усредненных по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса на многократно скользящей сетке координат и проверялся экспериментально. Параметрический анализ сопоставлялся с крупно-масштабным КД, предназначенном развивать нагрузку свыше 100 кг в условиях зависания. Результаты демонстрируют, что толщина профиля лопасти существенно влияет на производительность КД; такой результат отчасти контрастирует с предыдущими выводами для малых - и микро-масштабных конфигураций. Кроме того, будет показано, что увеличение числа лопастей может привести к снижению эффективности ротора. Эффект от изменения соотношения размеров хорды к радиусу демонстрирует, что его значения около 0,5 даёт в в результате наиболее высокую эффективность. Наконец установлено, что для таких больших систем, в отличие от мало-масштабных КД, созданная тяга увеличивается, когда ось качания лопасти расположена на удалении от переднего края на 35% от длины хорды. В дальнейшем недостатки использования упрощенных аналитических инструментов в предсказании тяги и мощности в условиях неидеального потока будут освещены и обсуждены.
ВЫВОДЫ:
Отмечены ограничения предполагаемой аналитической модели определения конструктивных размеров КД для конкретного воздушного судна заданных параметров по грузоподъёмности и назначению, связанные с очевидными трудностями в понимании механизмов срыва потока с лопасти и интерференционные эффекты взаимодействия лопастей, которые имеют большое значение.

2. Analytical Modeling of a Cyclorotor in Forward Flight.
РЕФЕРАТ:
КД имеют возможность обеспечить летательным аппаратам при устойчивом зависании достижение более высоких скоростей, чем могут не сегодняшний день вертолёты. Однако, из-за характерной для них нестационарной аэродинамике, большинство исследовательских подходов были основаны на ограниченных экспериментальных данных, сопоставленных с вычислительной гидродинамикой. Впрочем, для параметрического анализа важно предоставить аналитические инструменты, что может помочь на стадии предварительного проектирования. В этой работе будет описано сложное моделирование полета с использованием инновационного подхода. В настоящее время предложенная модель проверяется сопоставлением экспериментальных и CFD (вычислительных?) результатов, в дальнейшем это будет использоваться для расчетов КД под условия его работы.
ВЫВОДЫ:
Все модели КД представляют интерес в режиме зависания. Они все имеют феномен перекоса (отклонения) потока в реальном движении лопастей при нестационарной аэродинамике. Хотя здесь это не показано, принято считать лопасти идеальными и аэродинамику устойчивой, в результате тяга, создаваемая КВ вертикальна. Однако, это не случай реального движения лопастей. Кроме того, результирующая сила имеет малые колебания, которые усиливаются при увеличении скорости вращения. Таким образом, взаимное отставание двух процессов вызывает увеличение колебаний тяги и появление ненулевой горизонтальной составляющей. Рассматривая феномен перекоса (отклонения) потока, можно четко отметить его влияние на снижение тяги, что требует дополнительной мощности. С увеличением скорости вращения проблема усугубляется, а качество прогноза снижается. В следующей работе будут сравниваться результаты разных моделей, чтобы изучить преимущества и недостатки, и выбрать лучшую.
3. Analytical Modeling of a Cyclorotor in Hovering State.
РЕФЕРАТ:
В статье предлагается и подробно описана математическая модель, которая способна помочь в конструировании КД. Применен полуэмпирический метод, учитывающий нестационарные аэродинамические эффекты. Этот метод дает возможность рассчитывать тягу КД и необходимую мощность для её достижения. Модель также включает в себя кинематический пакет, который может обеспечить мгновенную визуализацию и анимация КД при различных режимах работы. Для проверки было решено исследовать три различные конфигурации КД, где варьировалось несколько параметров, а именно: амплитуда качания лопасти; расположение оси качания лопасти; размер хорды; толщина профиля; фазовый угол эксцентриситета. Показано, что предложенная модель способна обеспечить хорошее качество расчетов тяги и мощности, в сравнении с экспериментальными данными из разных источников, следовательно, полуэмпирический подход может быть применен в более общем виде.
ВЫВОДЫ:
Предлагаемый аналитической моделью «эквивалентный ротор» позволяет изучать работу КД в режиме зависания. Предполагается наличие реальной лопасти и нестационарной аэродинамики с феноменом скоса воздушного потока. Модель использована для изучения КД с точки зрения позиционирования лопасти в движении и работы системы кинематических тяг (кулис). Это позволило выявить, что параметром системы, определяющим жизнеспособность КД, является способность «кинематики» управлять лопастями без сопротивления до наибольшего угла качания. Используя предлагаемый аналитический инструмент, удалось сделать ряд выводов:
1 Движение лопастей, отклоняемых реальной кинематической системой происходит по несовершенной циклоиде. Это должно учитываться при конструировании, так как повлияет на управление летательным аппаратом.
2. Было проверенос помощью моделирования, чтомаксимальное отклонение лопасти достигается увеличением эксцентириситета, но при этом траектория лопасти отклоняется от окружности.
3. Максимальное и минимальное значение угловой скорости и ускорения задается скоростью вращения. Однако, величины азимутальных углов, где происходят эти изменения, находятся в прямой связи с фазовым углом эксцентриситета.
4. Сравнения модели с экспериментальными данными от Bosch, IAT 21 и Seoul National University показывают отклонения по расчетной тяге: 4.8%; 12.8% и 1,6% соответственно. По относительной мощности: 4.2%; 3.4% и 8% соответственно.
4. Roto-Cycloid Propelled Airship Dimensioning and Energetic Equilibrium.
РЕФЕРАТ:
Крыльчатый воздушный движитель (КД) представляет интересный сценарий отдаленного будущего, в котором он становится альтернативой вертолетам. Он будет более требовательным к энергоэффективности, как средство вертикального взлёта-посадки. Эта статья посвящена оптимизации дирижабля с возможностью летной эксплуатации до 2000 часов в год со скоростью около 20 м/сек при полной автономности за счет собственного фотоэлектричества. Этот документ подтверждает целесообразность такой концепции дирижабля, предусматривает проработку основных конструктивных размеров в пределах разумной эффективности. Предлагаемое решение было глубоко проанаизировано и представлено в ряде выступлений. Представленные результаты позвлояют полагать о новом классе транспортного средства, позволяющем извлечь максимальную пользу из КД
ВЫВОДЫ:
Настоящая работа продемонстрировала удачное конструктивное решение оптимальной и нестандартной компоновки дирижабля. Ожидается, что можно будет поддерживать скорость вращения КД ниже 1000 об/мин, что обеспечит достаточную надежность. На основании полученных результатов можно полагать применение КД для воздушных судов еще большего размера. При всех проблемах и недостатках, которые в будущем будут решены, применение КД оправдано более высокой энергоэффективностью, по сравнению с традиционными винтами. Повышенные затраты оправдываются достижением высокой маневренности.
5. Feasibility Assessment: A Cycloidal Rotor To Replace Conventional Helicopter Technology.
РЕФЕРАТ:
Представлена математическая модель для вычисления аэродинамических характеристик крыльчатого воздушного движителя (КД). Это решается алгебраически при совпадении силы с направлением и скоростью ветра. Модель проверена с экспериментальными данными их трех источников. Результаты используются для оценки жизнеспособности конструкции КД в качестве замены традиционного хвостового винта вертолёта. Таким образом экономится энергия на вертолете, который имеет ненулевой коэффициент превышения. Экономия 50% обещает коэффициент превышения 0,33. Было установлено, что при навязывании КД постоянной скорости вращения на приводит к снижению его эффективности, а при больших углах отклонения лопастей это наиболее эффективно. Экспериментальные данные указывают, что пространственные аэродинамические эффекты влияют на производительность КД. Трехмерный аэродинамический анализ по Эйлеру подтверждается экспериментальными данными.
ВЫВОДЫ:
Выводы практически повторяют реферат. "Включают планы на будущее".
6.Analysis of Innovative Plasma Actuator Geometries for Boundary Layer Control.
РЕФЕРАТ:
Активное управление потоками на плазменных актуаторах (ПА) является интересной темой научного сообщества по всему миру. Эти устройства применяются для управления потоком в пограничном слое для улучшения аэродинамических характеристик летательных аппаратов. ПА – простые устройства, в которых на границе воздушной среды производится определенная струя, которая позволяет управлять обтекающим потоком без движущихся механизмов. Недавно разными авторами были предложены новые геометрии для повышения производительности этих устройств. В этой работе были изучены некоторые из этих конфигураций и будут сопоставлены их способности для управления потоком в пограничном слое наших устройств. Барьерный разряд ПА, истечение синтезированной плазменной струи, многоэлементные инкапсулированные электроды ПА, ПА на кривой поверхности (3D) – это было изучено в данной работе. Мощность, потребляемая ПА, измерялась по двум различным экспериментальным методам. Результаты исследований потребляемой электроэнергии и потери мощности ПА разной конфигурации и потери мощности представлены и обсуждены.
ВЫВОДЫ:
Тривиальны...
7. Multi-Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuator for Cycloidal Rotor active Flow Control
РЕФЕРАТ:
В финансируемом ЕС-FP7 проекте CROP крыльчатых воздушных движителей (КД) считаются необходимыми плазменные актуаторы барьерного разряда (ПА) для активного управления потоком . ПА является перспективной технологией для активного управления потоком за счет снижения стоимости и веса. Эти устройства используют для управления потоком передачу импульса от плазмы окружающему газу. По сравнению с другими, эти устройства имеют низкое энергопотребление и не содержат каких-либо перемещающихся механических частей. Они пригодны для интегрирования в систему управления вектором тяги, поскольку достаточно малоинерционны, чтобы управлять потоком на лопасти в режиме реального времени. В статье исследуется влияние ПА на аэродинамическую эффективность разных аэродинамических профилей. Мы используем инструменты CFD для исследования потока на реальной геометрии КД. Здесь мы определим критические углы отклонения, в которых лопасти могут быть в состоянии срыва потока. В последствие мы разрабатываем феноменологическую модель для вычисления влияния ПА на турбулентность потока. Здесь мы применяем эту модель к статическому аэродинамическому профилю NACA0012 в состоянии глубокого сваливания. Мы показываем, что путем подачи достаточно высокого напряжения на ПА можно уменьшить пузырь рециркуляции на стороне разрежения аэродинамического профиля и даже его подавить при достаточно высокой мощности.
ВЫВОДЫ:
Исследование влияния толщины лопасти показало, что эффективность КД и сила тяги возрастают с её увеличением в аэродинамическом профиле. Это связано в основном с тем, что толстые профили имеют, при расщеплении потока в верхнем положении, наименьшее ухудшение от эффекта прогиба. Было проанализировано с использованием численных методов влияние воздействия плазмы от многоэлементного ПА для активного управления потоком в условиях срыва потока. Было показано, что если многоэлементный ПА правильно размещен, его результирующее действие меняет аэродинамические характеристики профиля NACA0012. Будущая работа будет включать в расчет качание лопасти во временной связи со срабатыванием плазмы в нестационарных условиях. Такой анализ поможет определить способы применения ПА на КД для эффективного управления потоком.




Aмериканская группа,


- не до конца ясное взаимодействие "University of Maryland" своим подразделением "Department of AEROSPACE ENGINEERING" , с "ENGINEEERING texas a&m university"
Новый импульс развитию темы КД в США придали усилия соискателя ученой степени Мобле Бенедикта, который, под руководством профессора Индержита Чопра, к 2010 году проделал огромную работу, обобщая мировой опыт, конструируя движители и тестовое оборудование, исследуя и экспериментируя:

Диаметр и ширина 6 дюймов, хорда 1,3.

А это, всем на зависть, схема системы трехмерного лазерного сканирования для контроля движущихся конструкций и частиц в потоке воздуха. В трудах этой группы можно видеть объёмную анемометрию испытаний КД.

Двойной и четверной КД. Замечательные решения с точки зрения компоновки и конструкции.

А это сенсация 2016 года: профессор Бенедикт продемонстрировал циклокоптер весом всего лишь 29 грамм! Тем не менее: «Я надеюсь, что в будущем, когда эта технология станет более зрелой, она найдет свое место в следующем поколении персональных летательных аппаратов» - сказал Бенедикт. А пока Пентагон (или ЦРУ) получил маленького и малошумного летающего разведчика с прозрачными крылышками. Гора родила боевую мышь.
Moble Benedict University of Maryland, Aerospace Engineering, Aeronautical Engineering,Ph.D.an assistant professor in the Department of "ENGINEEERING texas a&m university" (TAMU Aerospace).
Elena Shrestha University of Maryland, Aerospace Engineering, Aeronautical Engineering,Ph.D.
Inderjit Chopra Distinguished University Professor and Alfred Gessow Professor in Aerospace Engineering and Director of the Alfred Gessow Rotorcraft Center at the University of Maryland.

Диссертация Мобле Бенедикта на The Digital Repository at the University of Maryland (DRUM) :
FUNDAMENTAL UNDERSTANDING OF THE CYCLOIDAL-ROTOR CONCEPT FOR MICRO AIR VEHICLE APPLICATIONS
РЕФЕРАТ:
The cycloidal-rotor (cyclorotor, cyclogiro) (в нашей терминологии – крыльчатый воздушный движитель, сокращенно КД), это революционный концепт летательного аппарата (ЛА), который систематически не изучался в прошлом. Таким образом, в рамках экспериментов и анализа будет определена жизнеспособность концепции КД для малых (сверхмалых?) (MAV) ЛА вертикального взлёта и посадки (способного к зависанию). “Экспериментальное изучение представляет как рабочие характеристики, так и измерения потоков для КД шириной и диаметром 6 дюймов. Был разработан анализ не стационарно нагруженных эластично деформируемых потоком лопастей для прогнозирования нагрузок и аэродинамической производительности КД. Летная пригодность КД концепции была продемонстрирована двумя ЛА с КД, способных к зависанию.Систематически измерялась производительность, чтобы понять влияние скорости вращения, размеров аэродинамического профиля, деформируемости лопасти, амплитуда качания лопасти (симметричное и ассиметричное качание), расположение оси качания лопасти, количество лопастей при постоянной хорде, количество лопастей при изменении хорды – на аэродинамические характеристики КД…Было замечено, что сила тяги увеличивалась при увеличении амплитуды качания лопасти до 45 градусов без признаков срыва потока. Больший угол качания также приводил к увеличению тяги. Лопасти профиля NACA 0010 обеспечивали большую тягу, чем плоские, однако плоские обеспечивали большую удельную тягу по мощности на малых амплитудах качания. Среди трех исследованных профилей (NACA 0006, NACA 0010 and NACA 0015), примененных на КД, самым высоконагруженным (тяговитым) был NACA 0015…Сила тяги увеличивалась при увеличении числа лопастей, при асимметрии качания (больший угол в верхнем секторе). Оптималным соотношением оси качания определено приблизительно 25–35% хорды от переднего края. Двухлопастной КД имел наибольшую удельную тягу по мощности. Деформации лопасти пагубно сказываются на аэродинамической производительности.
ВЫВОДЫ:
Здесь слишком мало места, чтобы поместить всё. Вот только оглавление:
6.1.1 Экспериментальное исследований производительности.
6.1.2 PIV- исследования (лазерное сканирование конструкции в движении и частиц в потоке).
6.1.3 Моделирование упруго-деформируемых лопастей.
6.1.4 Развития летательного аппарата с КД.
6.2 Вклад в уровень развития.
6.3 Рекомендации для будущей работы.

Твердым курсом на миниатюризацию и... милитаризацию:
Development of a Micro Twin-Rotor Cyclocopter Capable of Autonomous Hover
РЕФЕРАТ:
Растет интерес к очень компактным универсальным летающим платформам, и последние достижения микроэлектроники привели к разработкам малоразмерного класса беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), известных как MAV. Возможно применение MAV в разведке, картографии, поиск и спасение людей в военных и гражданских обстоятельствах. Для этих миссий зависание/сверхнизкая скорость, продолжительность полета, маневренность и стойкость к турбулентности атмосферы, это критические требования для MAV. Лишь потому, что MAV работают в уникальном сочетании аэродинамических режимов (низкие числа Рейнольдса) с таким табором требований, что важно исследовать все их свойства для получения высоких эксплуатационных качеств. В этой работе описана конструкция ЛА и система управления с использованием крыльчатого воздушного движителя (КД). Используемая концепция движения с использованием КД имеет много преимуществ, таких как высокая аэродинамическая эффективность, маневренность и высокая скорость горизонтального полета, по сравнению с обычным вертолетом… …В последнее время целесообразность этой концепции была продемонстрирована в университете штата Мэриленд разработкой двух конфигураций ЛА с КД (двух- и четырех-роторного), способных свободно парить. Единственный ЛА с КД, способный к контролируемому полёту, был разработан в Национальном университете Сеула. Основным направлением данной работы является разработка БПЛА с усовершенствованным КД с построением модели для демонстрации возможностей управления, реализации стратегии развития системы управления замкнутого цикла для автономной стабилизации и контроля в режиме зависания. Лопасти были изготовлены в основном из пенопласта с углепластиковыми несущими элементами внутри из однослойного (0/90 градусов) углеродного композиционного препрега, обмотанного вокруг пенопластового сердечника на концах лопастей. Пенопласт обеспечивает форму профиля лопастей, а жесткость на изгиб и скручивание обеспечивает встроенный в него углепластик.
В авионике применен микроконтроллер TI MSP430, трехосевые гироскопы ITG3200, трехосевой акселерометр KXSD9, радиоканал построен на компонентах Atmel и антеннах для беспроводных коммуникаций.
ВЫВОДЫ:
В этой статье показано одно из первых успешных исследований, которое завершило разработку ЛА в концепции КД. Ключевыми элементами успеха были: 1) инновационные легкие и прочные лопасти, механизация качания наряду с упрощением её пассивной конструкции, 2) выбор правильной компоновки и стратегии управления и ориентации. Еще одним достижением является достижение полной автономности беспилотного режима с использованием жестких обратных связей самоуправления и стабилизации. Относительно значительные возмущения среды были благополучно компенсированы без заметной нестабильности режима полёта.

Май 2015 Flight Dynamics Modeling and System Identification of a Cyclocopter in Forward Flight.

Март 2016 Development of a meso-scale cycloidal-rotor aircraft for micro air vehicle application.

март 2017 Development of MAV-scale Quad-Cyclocopter Capable of Aerial and Terrestrial Locomotion.

май 2017 Design and Experimental Validation of a MAVScale Quad-Cyclocopter with All-Terrain Capability



- Южно-корейская

"Seoul National University" своей лабораторией "Aerospace Structures Laboratory"

Seung-Jo-Kim, профессор кафедры СНА по механической и аэрокосмической технике
Как ни жаль, это единственная публичная персона из корейских коллег.
Это официальное, 2012 год: "Успешный и стабильный полет циклокоптера, созданного в Сеульском национальном университете"

А это видео, тот же 2012-ый: ... широко распространившееся в Интернете"


Еще один повод для сожаления, с 2006 года по корейским коллегам не удаётся найти открытых публикаций, только рефераты:
May 2016
1. Design, Analysis, and Experimental Investigation of a Cyclocopter with Two Rotors.
РЕФЕРАТ:
В настоящем документе описываются проектные и экспериментальные наземные исследования циклокоптера 110 кг с двумя роторами циклоидной лопастной системы и одним пропеллером хвостового винта, приводимым в действие роторным двигателем класса 300 см3. Хвостовой пропеллер обеспечивает около 10% тяги. Бортовая компьютерная система управления полетом имеет два процессора, а в качестве схемы управления полетом используется ПИД-алгоритм . Усиления ПИД-алгоритма корректируются во время привязанных летных испытаний. Разработанная "вертушка" демонстрирует зависание и маневры в привязанном сосотоянии.Отмечается корошее совпадение расчетов и эксперимента.Дизайн, анализ и экспериментальное исследование циклокоптера с двумя роторами и одним хвостовым пропеллером.


Ноябрь 2015
2. Optimal design and verification tests of cycloidal vertical axis wind turbine.
РЕФЕРАТ:
В этой статье представлены исследования, описывающие высокоэффективную вертикальную ветротурбину (VAWT). Один из вариантом имел изменяемую кривизну профиля лопастей.





- Китай

"Northwestern Polytechnical University"в городе Сиань,его школа аэронавтики"School of Aeronautics", в её составе подразделение авиационного проектирования "Department of Aircraft Design Engineering"
Очень серьезный подход к численноому моделированию аэродинамики, много публикаций и отсутствие их в открытом доступе.
Октябрь 2017
1. The effects of advance ratio and blade number on the forward flight characteristics of cycloidal rotor
РЕФЕРАТ:
Циклоидный ротор представляет собой ротор, лопасти которого качаются вокруг собственной оси и вращаются вокруг вала ротора, который параллелен лезвию. Он может генерировать всенаправленную тягу с высокой эффективностью. В этой работе численное моделирование были подтверждены экспериментами в аэродинамической трубе, то есть была изучена физика циклоидального ротора в прямом полете. Влияние числа лопастей и соотношения скорости лопастей к горизонтальной скорости продвижения было качественно обсуждено на основе результатов численного моделирования. Результаты анализа показывают, что ротор с большим количеством лопастей приведет к более плавной нагрузочной кривой, и будет меньше вибрации. Тем не менее, ротор с тремя или четырьмя лопастями будет наиболее эффективным. Максимальная эффективность горизонтального полета получается при значениях соотношения скоростей от среднего до высшего. Эффективность сравнима с эффективностью винтового пропеллера при том же числе Рейнольдса. При низком коэффициенте соотношения скоростей пиковый подъем на лопасти можно наблюдать, когда лопасть расположена в нижней левой части его траектории. Это вызвано положительным углом атаки и относительно большой скоростью набегающего притока, что аналогично опусканию ротора при зависании. От среднего до высокого соотношения скоростей тяга и подъемная сила в основном происходят от погружения лопасти в набегающий поток. Если соотношения скоростей достаточно высоко, будет отрицательная горизонтальная сила и положительный крутящий момент, что означает, что лезвие берет энергию из притока. Результирующая горизонтальной и вертикальной силы не слишком сильно изменяется с соотношением скоростей. Но с этим соотношением, приближающимся к 1.0 прогнозируется приближение горизонтальной компоненты силы к нолю, и останется только вертикальная компонента.
Ноябрь 2016
2. An unsteady free wake model for_aerodynamic performance of cycloidal propellers
РЕФЕРАТ:
След лопасти циклоротора представлен серьезными затяжными элементами с конечной длиной и конечными вихрями, а модель спутного следа используется для моделирования динамики циклороторного следа.
Апр 2015
3.Investigation on the unsteady aerodynamics of cycloidal propeller in hovering flight
РЕФЕРАТ:
Сильное аэродинамическое загрязнение вокруг циклоидального пропеллера и нестационарная интерференция между лопастями индуцируются движением вращения и колебания лопастей. С увеличением числа лопастей неустойчивая интерференция между ними и спутными следами других лопастей имеет тенденцию быть более сильной, что оказывает большое влияние на аэродинамические силы лопастей, а также аэродинамические характеристики циклоротора.
Январь 2014
4.An investigation into the effect of the airfoil on the aerodynamics of the MAV scale cycloidal propeller under hovering status.
РЕФЕРАТ:
В этой статье представлены численные модели циклороторов на основе пяти аэродинамических профилей различной толщины. Моделирование CFD основано на скользящей сетке и URANS. Результат моделирования CFD показывает, что все тестовые примеры имеют сходную картину потока. Из-за динамического картины движения лопасти есть передний фронт вихря и вихрь задней кромки. Наблюдается взаимодействие между вихрями, исходящими от передней лопасти и последующей. Существует также изменение скорости потока, с которым сталкивается лопасть из-за аэродинамического засорения внутри ротора. Эти факторы приводят к большим колебаниям аэродинамических сил на лопасти. Сравнение сил и картины потока показывает, что толщина профиля является очень важным параметром, который влияет на структуру потока и, следовательно, на характеристики циклоротора.

Вот коллекция китайских патентов по нашей теме:
2015 CN106536921AI
2012 CN102963526A
2011 CN202219840U
2011 CN102267560A
2010 CN201712785U
2010 CN101863306B




- Израиль


Израиль представлен патентами Филипа Бограша:
US8540485 (1)
WO2014037948A1
WO2017175217A1
Продолжение следует - страница всё ещё в разработке .



Познакомься с народом на АВИАФОРУМЕ
Напишите мне

Наша история Видеоотчет Контакты. Message to colleagues. Форум



Яндекс.Метрика