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).
航空车的耐用性在空中流动性行业和无人机操作中至关重要。为此,这些系统的空气动力学效率和飞行效率对于降低拖放和增强升降机的飞行时间至关重要。多旋翼无人机,即六杆型,旨在优化城市社区的可操作性和有效的着陆/起飞。但是,这种设计在巡航条件下并不有效,在巡航条件下,无人机在持续倾斜角的直路上飞行。无人机的恒定速度和倾斜角度都为固定翼飞机提供了合适的操作条件,以产生额外的升降机。因此,我们以固定或准固定的机翼的形式介绍了可部署的通用升力增强装置(ULED)的概念,用于多连杆无人机。该项目结合了关于不稳定唤醒,机翼空气动力学和螺旋桨倾斜效应的基本研究,该项目旨在开发和测试在六角形无人机的正常和最大工作条件下为U的原型开发和测试原型。该项目使用高级内部流程模型和风隧道中的实验研究结合了数值模拟,以优化在己型机上进行部署的设计概念。该项目的最终结果是训练有素的工程师,具有空气动力学,航空航天和数据分析方面的独特技能,以及一种可增强多转机无人机升力发电的操作性。后者对空中流动行业以及民用无人机行动具有重大影响。该项目的最终结果是无人机的耐用性较长,这对加拿大北部的能源安全监视运营以及较低的排放空气流动性产生了重大影响。该项目中获得的知识和技术(即ULED)在可再生能源行业(风能和水力驾驶),能源运输行业(管道监测)和农业行业(作物生产监测和优化)方面有重要迹象。

项目成果

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    $ 4.37万
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