En la pista hacia aviones más eficientes en combustible, un esquema de propulsión alternativo que se está explorando es una serie de ventiladores con conductos eléctricos. Los ventiladores se distribuyen a lo largo del ala o se integran en el ala. Los investigadores de la Universidad de Illinois adquirieron una nueva comprensiónen cómo los ventiladores y especialmente su ubicación precisa en el avión pueden afectar la conversación cruzada entre la propulsión y el flujo de aire alrededor del ala.
En la mayoría de las aeronaves comerciales, los motores están aislados del resto del sistema de alas. En lugar de incrustarse en el ala o montarse más cerca de esa superficie, cuelgan de debajo de las alas. Esto se hace, en parte, paratrate de reducir la influencia en el acoplamiento cruzado: la comunicación cruzada entre las RPM del motor y las características del flujo de aire sobre el ala del avión.
"Si permitimos que esos dos sistemas se comuniquen entre sí, hay una mayor complejidad en el campo de flujo sobre el ala y hacia el propulsor, lo que también altera sustancialmente el rendimiento", dijo Phillip Ansell, profesor asistente enel Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois. "Hemos tomado dos subsistemas: propulsión y aerodinámica, y hemos dicho que estos no son subsistemas aislados. Ahora son una cosa".
Ansell, junto con su estudiante de posgrado Aaron Perry en U of I y Michael Kerho de la Rolling Hills Research Corporation realizaron el estudio para comprender en un nivel básico cuáles son esas interacciones y cómo se modificará ese acoplamiento entre los sistemas de ventiladores por conductos y las secciones de las alas.el comportamiento aerodinámico y las características generales de elevación, arrastre y momento de lanzamiento.
"Si integramos los propulsores, que en este caso son ventiladores, en el ala, podemos mejorar la eficiencia de propulsión del avión al ingerir el aire de baja velocidad a través de la superficie del ala en el propulsor. Pero es difícil descubrir cómo hacerlode manera inteligente "
Este proyecto de investigación se realizó experimentalmente usando un modelo impreso en 3D de una superficie de sustentación, que es una sección transversal de un ala, montada dentro de un túnel de viento subsónico. "Teníamos una modelo con ventiladores conducidos montados sobre el borde posterior de la superficie de sustentación.. El flujo atraviesa la superficie superior y luego hacia el ventilador ", dijo Ansell.
Dijo que la manipulación del acelerador del ventilador conducido montado en la parte superior del ala proporcionó grandes cambios en el comportamiento aerodinámico del perfil aerodinámico.
"Podemos ajustar el acelerador para hacer que el ventilador gire más rápido o más lento, de modo que ahora tengo un jet de alta velocidad que sale por la parte trasera y actúa para elevar sustancialmente la aeronave a través de un fenómeno conocido como supercirculación. También cambiael flujo a través de la superficie ", dijo." Tengo pequeñas regiones del flujo en la superficie llamadas capas límite. Cada vez que acelero el acelerador y empiezo a introducir aire en ese propulsor, diluye la capa límite. Modifica la distribuciónde la presión a través de la superficie de sustentación en sí. Hay algunas cosas complejas que suceden. Las RPM del ventilador que hablan de la aerodinámica de la superficie de sustentación más grande son sustanciales ".
Ansell dijo que el estudio proporciona una nueva forma de entender el diálogo entre un sistema de avión completo y un sistema de propulsión. No se trata solo de aumentar el acelerador para crear un empuje más grande y producir una fuerza que atraviese el eje de orientación delventilador.
"No es tan simple porque también cambia el flujo de aire sobre el ala", dijo Ansell. "Las diferentes orientaciones del extremo del ventilador cambian el rendimiento de la sección del ala, así como la distribución de la presión porque cambia el localcaracterísticas de calidad de flujo. Ahora lo hemos cuantificado y podemos entender algunos aspectos de cómo se ve.
"Pudimos tomar medidas para comprender mejor cuáles son esas variaciones en las características de acoplamiento. Anteriormente sabíamos que si aceleramos el acelerador en este ventilador, el resultado es un vector de empuje apuntando en cierta dirección. Ahora sabemos quetambién modificará mi aerodinámica local del ala "
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Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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