| Περίληψη: | Η αύξηση της εμβέλειας των αεροπλάνων και η μείωση του κόστους των καυσίμων είναι απαραίτητες στον τομέα της αεροναυπηγικής. Σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία, αυτό μπορεί να επιτευχθεί με ειδικές διατάξεις στις άκρες των πτερύγων, τα λεγόμενα winglet, αφού καταφέρνουν και μειώνουν την επαγόμενη αντίσταση. Στόχος της παρούσας έρευνας είναι η εύρεση του βέλτιστου winglet για την πτέρυγα του UAV ethERAs και η μελέτη του εάν η πτήση πάνω από πυρκαγιά επηρεάζει την αεροδυναμική επίδοση. Ως βέλτιστη, ορίζεται αυτή που θα έχει την μεγαλύτερη αεροδυναμική απόδοση ή λόγο άντωσης προς αντίσταση. Τα προγράμματα CATIA V5 και Spaceclaim χρησιμοποιήθηκαν για τον παραμετρικό σχεδιασμό των winglet, ενώ η μέθοδος Poly-Hexcore της τεχνολογίας ANSYS Mosaic Meshing χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του υπολογιστικού πλέγματος. Οι CFD προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το μοντέλο τύρβης SST k-ω και το πρόγραμμα ANSYS Fluent. Η πτήση μέσω καπνού προσομοιώθηκε ως διφασική ροή αέρα και σωματιδίων ανθρακίτη, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Euler-Lagrange και το μοντέλο DPM. Για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με τη χρήση αεροσήραγγας και ενός υπό κλίμακα 3D printed μοντέλου της πτέρυγας με το βέλτιστο winglet. Για λόγους ασφαλείας, η διφασική προσομοιώθηκε ως ροή αέρα-σωματιδίων άμμου. Τα αποτελέσματα δείχνουν πως τέσσερα από τα πέντε winglet που σχεδιάστηκαν, έχουν θετική επίδραση στην αεροδυναμική απόδοση της πτέρυγας, καθώς καταφέρνουν και μειώνουν το μέγεθος της δίνης ακροπτερυγίου. Το λεγόμενο “Blended” winglet προσφέρει την υψηλότερη απόδοση, η οποία είναι 8.92% υψηλότερη από την πτέρυγα “Simple” χωρίς πτερύγιο, για τις συνήθεις συνθήκες πτήσης (20 m/s, 0°). Αποδίδει επίσης καλύτερα από το “Simple”, για κάθε ταχύτητα και γωνία προσβολής που μελετήθηκε. Οι CFD προσομοιώσεις είναι σύμφωνες με τα πειραματικά αποτελέσματα, παρά κάποιες μικρές αποκλίσεις, και η διφασική ροή φαίνεται να μειώνει την αεροδυναμική απόδοση. Συμπεραίνουμε πως οι CFD προσομοιώσεις είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την εξαγωγή ταχύτερων και φθηνότερων συμπερασμάτων, η πτήση πάνω από δασικές πυρκαγιές μειώνει την αεροδυναμική απόδοση και το “Blended” winglet είναι η βέλτιστη επιλογή για το UAV ethERAs.
|
|---|
