نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسنده

دانشیار، آزمایشگاه سازه‌های هوشمند و ایروالاستیسیته، پژوهشکده علوم و فن‌آوری هوایی، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران.

چکیده

پروانه‌های (ملخ) حلقوی با مبدأ استفاده دریایی یکی از ایده‌هایی است که به‌تازگی توسط محققان مرکز لینکلن MIT برای کاربردهای هوایی معرفی شده است. ادعا شده است که این طراحی با حذف نقاط فرار سیال در انتهای تیغه‌ها، به‌طور قابل توجهی سطح نویز را در مقایسه با ملخ‌های متداول کاهش می‌دهد. با توجه به اهمیت کاهش آثار زیست محیطی وسایل پرنده، این نوع طراحی می‌تواند به‌ویژه در محیط‌های شهری مفید باشد و پذیرش پهپادها را برای کاربرد تسهیل کند. در این مطالعه، با هدف شناسایی این نوع طراحی، فرایند نمونه‌سازی و آزمون نوعی از این پروانه انجام گرفته است. پارامتر عملکردی اصلی مورد توجه در این مطالعه نیروی پیش‌ران (تراست) است. جهت ایجاد بستری برای مقایسه، نمونه‌هایی از پروانه‌های متداول تیغه‌ای نیز تولید و آزموده شده است. به عنوان یک روش سریع و در دسترس برای نمونه‌سازی، ساخت نمونه‌های پروانه به روش تولید افزایشی و با استفاده از چاپگر سه‌بعدی انجام شده است. در اجرای آزمون، اندازه‌گیری هم‌زمان دور چرخش موتور و تراست پروانه انجام شده است. در نهایت نمودارهای عملکردی برای تمام پروانه‌ها استخراج و مقایسه شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که پروانه حلقوی سه‌حلقه با وزن کمی بیشتر، تراست بیشتر از پروانه متداول سه‌تیغه ارائه می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Preliminary performance study and technology demonstrator of UAV toroidal propellers

نویسنده [English]

  • Jamshid Fazilati

Associate Professor, Smart Structures and Aero Elasticity Lab., Dept. Of Aeronautical Science and Tech., Aerospace Research Institute, Tehran, Iran.

چکیده [English]

Toroidal propellers are among the ideas recently introduced by MIT-Lincoln Center for aerial applications. It is claimed that this design significantly reduces the annoying noise level compared to the conventional bladed propellers by eliminating the fluid escape points at the blade ends. Due to the importance of reducing environmental footprint of flying robots, this design paradigm can be particularly advantageous wherever the noise pollution is a concern. This will result in the adoption of drones for various applications. In this study, with the aim of identifying this modern type of design, the process of prototyping and testing a set of the toroidal propellers has been carried out. The main functional parameter of interest in this study is thrust. For the sake of comparison, samples of common bladed propellers have also been produced and tested. As a quick and accessible method for prototyping, the propellers have been made by additive manufacturing using a 3D printer. In the assessment process, simultaneous measurement of the motor speed and thrust have been performed. Finally, performance graphs for all propellers have been extracted and compared. The results showed that the three-ring toroidal propeller with slightly more weight, provides more thrust than the conventional three-bladed propeller.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Toroidal propeller
  • bladed propeller
  • drone؛ FDM additive manufacturing؛ Thrust measurement؛ rpm measurement؛ propeller performance