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Propeller Force-Constant Modeling for Multirotor UAVs from Experimental Estimation of Inflow VelocityModelización de la fuerza-constante de la hélice para UAVs multirrotor a partir de la estimación experimental de la velocidad de entrada

Resumen

El diseño y la simulación de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) dependen en gran medida del empuje producido por la combinación motor-hélice. El objetivo de este trabajo es modelar una relación matemática generalizada entre las RPM del motor y el correspondiente empuje generado para el proceso de diseño preliminar de aplicaciones de bajo número de Reynold. Se desarrolla un método para determinar un modelo matemático generalizado que relaciona la velocidad de entrada con el coeficiente de empuje utilizando datos experimentales de 291 puntos de datos motor-hélice, que comprenden las RPM de entrada y el correspondiente empuje de salida. A partir de esta relación se calcula la Constante de Fuerza que define cada modelo matemático Empuje-RPM. En la primera parte, la expresión de la relación de entrada obtenida a partir de la Teoría de Elementos de Pala y Momento (BEMT) se aproxima a una forma simplificada. En la segunda parte, el modelo matemático propuesto se valida frente a dos nuevos conjuntos de combinaciones motor-hélice. Una nota especial en el Apéndice habla de la aplicación de este modelo matemático. Los resultados calculados coinciden con los datos experimentales.

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