Application of Fixed-Wings in Multi-Rotor Drones for Additional Lift

固定翼在多旋翼无人机附加升力中的应用

基本信息

  • 批准号:
    567789-2021
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The durability of aerial vehicles are essential in the air mobility industry and drones operations. To this end, the aerodynamics efficiency and flight effectiveness of these systems are crucial in reducing drag and enhancing lift towards longer flight time. Multi-rotor drones, i.e., hexacopter, are designed for optimized maneuverability and effective landing/take-off in urban communities. However, this design is not efficient in cruising conditions, in which drones fly on a straight path with a constant tilt angle. Both the constant speed and tilt angle of the drones provide a suitable operating condition for fixed-wing aircraft to generate additional lift. Thus, we introduce the concept of a deployable Universal Lift Enhancement Device (ULED), in the form of a fixed or quasi-fixed wing, for multi-rotor drones. Using a combination of fundamental studies on unsteady wakes, aerodynamics of wings, and propeller downwash effects, this project aims to develop and test a prototype for an ULED under normal and maximum operating conditions for a hexacopter drone. This project combines numerical simulations using advanced in-house flow models and experimental studies in wind tunnels to optimize the design concept of ULED for deployment on a hexacopter. The final outcome of this project is well-trained engineers with unique skills in aerodynamics, aerospace and data analysis, as well as an operational ULED that enhances lift generation in multi-rotor drones. The latter has major implications in the air mobility industry, as well as civilian drones operations. The final outcome of this project is longer durability of drones, which has major impacts on the improved energy safety surveillance operations in northern Canada as well as lower emission air mobility. The knowledge gained and technology developed in this project (i.e., ULED) has significant indications on the renewable energy industry (wind and hydro-turbines), energy transportation industry (pipeline monitoring) and agriculture industry (crop production monitoring and optimization).
飞行器的耐用性对于空中交通行业和无人机操作至关重要。为此,这些系统的空气动力学效率和飞行效率对于减少阻力和增强升力以实现更长的飞行时间至关重要。多旋翼无人机(即六轴飞行器)旨在优化机动性并在城市社区有效着陆/起飞。然而,这种设计在巡航条件下效率不高,在巡航条件下,无人机以恒定的倾斜角度在直线路径上飞行。无人机的恒定速度和倾斜角度都为固定翼飞机产生额外的升力提供了合适的操作条件。因此,我们引入了用于多旋翼无人机的可部署通用升力增强装置(ULED)的概念,其形式为固定翼或准固定翼。该项目结合了对不稳定尾流、机翼空气动力学和螺旋桨下洗效应的基础研究,旨在开发和测试六轴飞行器正常和最大操作条件下的 ULED 原型。该项目结合了使用先进的内部流动模型的数值模拟和风洞实验研究,以优化 ULED 在六轴飞行器上部署的设计理念。该项目的最终成果是训练有素的工程师,在空气动力学、航空航天和数据分析方面拥有独特的技能,以及可增强多旋翼无人机升力产生的可操作 ULED。后者对空中机动行业以及民用无人机运营具有重大影响。该项目的最终成果是无人机的耐用性更长,这对改善加拿大北部的能源安全监控作业以及降低排放的空中机动性产生重大影响。该项目(即ULED)中获得的知识和开发的技术对可再生能源行业(风能和水力涡轮机)、能源运输行业(管道监测)和农业行业(农作物生产监测和优化)具有重要意义。

项目成果

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    $ 4.37万
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