Sobre los efectos de la propulsión distribuida en el diseño de RPAS de menos de 25 kg de MTOW

Abstract

[ES] La utilización de aeronaves RPAS se encuentra en auge debido a las numerosas misiones que pueden llegar a realizar. Por ello, el grupo HERMES UPV de la Universitat Politèctica de València ha decidido diseñar una aeronave de este tipo con el fin de competir en el concurso UAS Challenge. El trabajo presente permite conocer si el diseño finalmente obtenido cumple los requerimientos de actuación impuestos por la competición. No obstante, el objetivo principal es poder conocer las diferencias obtenidas en dichas actuaciones tras una implementación de un sistema con propulsión distribuida, consistiendo este en distribuir el empuje a lo largo de la envergadura alar. Tras el análisis del problema en CFD, se consigue una reducción del 22.7 % en la distancia de despegue y 20 % en aterrizaje, en comparación con un sistema sin propulsión distribuida. No obstante, se disminuye la operatividad en crucero debido al aumento de la resistencia a partir de un ángulo de ataque de 3 grados aproximadamente. Así pues, un sistema con propulsión distribuida, sin hélice en punta de ala, provoca una alta capacidad de operación en condiciones de aterrizaje, despegue y maniobras exigentes, perjudicando la capacidad en crucero.

[EN] The use of RPAS aircraft is booming due to the numerous missions they can accomplish. As a consequence of that, the HERMES UPV group established in the Polytechnic University of Valencia has decided to design an aircraft of this kind in order to compete in the UAS Challenge contest. The current project allows to know if the design finally obtained fulfills the needs of performance requirements imposed by the competition. Nevertheless, the main aim is to be able to know the differences obtained in these perfomances once a system with distributed populsion has been implemented. This distributed propulsion consists of distributing the thrust throughout the wing span. After analyzing the problem in CFD, it is achieved either a 22.7 % reduction in take off distance or a 20 % in landing distance, compared to a system without distributed porpulsion. However, the cruise effectiveness suffers a deterioration due to the increased drag from an angle of attack of 3 degrees approximately. Thus, a distributed propulsion system without a propeller at the wingtip provokes a high capacity of operation in landing and take-off conditions as well as in demanding maneuvers while being detrimental in cruise effectiveness.