Performance characterization of the propulsion system of a quadcopter in hover (2020)
El uso de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) se ha incrementado en los últimos años, ganando cada vez más aplicaciones en diferentes campos de la industria. Los cuadricópteros son la plataforma más utilizada para la construcción de UAVs debido a su alta maniobrabilidad y facilidad de operación. Predecir el campo de flujo desarrollado por los rotores es complejo, además los cambios de las condiciones atmosféricas afectan su desempeño energético y por tanto el tiempo de vuelo del cuadricóptero. En este trabajo se utiliza dinámica computacional de fluidos (CFD) para simular la operación del rotor de un cuadricóptero operando en hover y determinar cómo varia su desempeño aerodinámico al cambiar las condiciones atmosféricas de operación. También se usa el método de red de vórtices no estacionario (UVLM) para realizar simulaciones del cuadricóptero y estudiar como la presencia del fuselaje y la interacción entre las estelas afecta el desempeño aerodinámico del rotor. A partir de los resultados computacionales se propone un modelo matemático simple que permite estimar la eficiencia del sistema de propulsión del cuadricóptero en hover y su tiempo de vuelo en función de la carga del cuadricóptero y la altura en donde se realiza la misión. La validación de los resultados computacionales se realiza por medio de pruebas experimentales para la caracterización de un solo rotor y pruebas de vuelo del cuadricóptero ARAKNOS V2, de la compañía colombiana ADVECTOR, el cual ha sido el vehículo seleccionado para este estudio