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Apr 28, 2024

Uma borda

ROB BOLAM CEng FRAeS da Wrexham Glyndwr University e JHON PAUL ROQUE, assistente de pesquisa de doutorado, fornecem uma visão sobre o protótipo patenteado acionado por aro da Faculdade de Arte, Ciência e Tecnologia

Universidade Wrexham Glyndwr Dr.ROBO MENINOCEng FRAeS e Assistente de Pesquisa de DoutoradoJHON PAUL ROQUEfornecer uma visão sobre o protótipo de motor a jato elétrico 'FAST-Fan' patenteado da Faculdade de Arte, Ciência e Tecnologia.

Na Faculdade de Arte, Ciência e Tecnologia (FAST) da Wrexham Glyndwr University (WGU), estudantes e funcionários de engenharia estão concentrando seus esforços na entrega do Net Zero Wales.

Como parte do programa SMARTExpertise do governo galês, o FAST-Fan é um dos últimos projetos a ser financiado através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional. A WGU colaborou com seis PMEs sediadas no Reino Unido (Ad-Manum UAS Technologies Ltd, Invertek Drives Ltd, Motor Design Ltd., Drone-Flight Ltd, Geola Technologies Ltd e Tirius Ltd) para fornecer análises, design e fabricação de um protótipo de aro patenteado motor de avião a jato elétrico 'FAST-Fan' acionado por motor. A unidade de propulsão resultante é capaz de fornecer mais empuxo por área frontal e velocidades de efluxo mais altas do que as configurações atuais de ventiladores.

Ventiladores acionados por aro (RDFs), são um tipo de ventilador canalizado que possui um aro de rotor contínuo preso às pontas das pás do ventilador e é acionado por meio de um circuito de motor eletromagnético disposto dentro do duto. (WGU) Embora a geração e armazenamento de energia elétrica a bordo sejam considerados o principal obstáculo à propulsão elétrica das aeronaves, a distribuição de energia elétrica e sua conversão em impulso propulsivo ainda apresentam desafios significativos. Uma delas é como obter propulsão eficiente para vôos em alta velocidade.

Aeronaves civis convencionais usam hélices para operações regionais para atingir velocidades de até Mach 0,6 e altitudes que variam de até 30.000 pés, mas para viagens mais longas que exigem velocidades e altitudes mais altas (até Mach 0,9 e 45.000 pés), são usados ​​ventiladores de desvio canalizados. Ambas as tecnologias são acionadas por cubo, com o fluxo de ar propulsivo principal passando por uma unidade central de energização, ou seja, o motor de turbina a gás, e os acionamentos propulsivos sendo transmitidos através de eixos rotativos.

É, portanto, bastante lógico que a tecnologia orientada por hub seja automaticamente considerada para soluções de propulsão eléctrica de aeronaves: apresenta uma tecnologia familiar e parece proporcionar menor risco de desenvolvimento. No entanto, permanece questionável se os hub-drives sempre fornecem a configuração ideal para atender às necessidades de propulsão elétrica das aeronaves.

O objetivo do projeto FAST-Fan é explorar o potencial da tecnologia acionada por aro neste contexto. Os objetivos eram pesquisar, analisar e desenvolver a tecnologia e utilizar as mais recentes técnicas de prototipagem rápida disponíveis para realizar conceitos de projeto através da construção de um protótipo em escala adequado para alimentar uma pequena aeronave de teste não tripulada.

Análise de software de elementos finitos de rotor de lâminas (ou "blotor"). (WGU) Ventiladores acionados por aro (RDFs), são um tipo de ventilador canalizado que possui um aro de rotor contínuo preso às pontas das pás do ventilador e são acionados por meio de circuitos de motor eletromagnéticos dispostos dentro do duto. Os RDFs oferecem algumas vantagens importantes quando comparados com ventiladores convencionais acionados por hub. Tal como um aumento no empuxo por área frontal devido à remoção da restrição de fluxo causada pelo motor montado no cubo; comprimento total mais curto do conjunto do ventilador; uma redução nas forças tangenciais do motor necessárias para gerar torque devido a um aumento no braço de momento radial; melhor aerodinâmica do ventilador devido à omissão de perdas nas pontas do ventilador; fornecimento de resfriamento de ar para os enrolamentos do motor e a capacidade de instalar facilmente dois RDFs contra-rotativos em conjunto. Esta última vantagem também proporciona ganhos de eficiência devido à remoção do turbilhão de fluxo e facilita a geração de taxas de pressão do ventilador aumentadas, permitindo assim velocidades de efluxo e velocidades de voo mais rápidas. Uma desvantagem de uma configuração RDF pode ser o seu peso se o circuito eletromagnético não for otimizado.

A tecnologia RDF remonta ao início dos anos 1960 e ao Ryan Vertifan. (NASA) Um dos primeiros relatos registrados da tecnologia de ventiladores acionados por aro para aplicações aeroespaciais ocorreu em 1961, quando a Ryan Aircraft Corporation desenvolveu a aeronave XV-5A Vertifan. Os ventiladores XV-5A eram acionados pneumaticamente pelos gases de escape do motor a jato agindo nas pás da turbina localizadas ao redor da periferia dos ventiladores que produzem sustentação da aeronave. Embora a tecnologia do ventilador tenha sido considerada um sucesso, o elemento de acionamento do aro foi interrompido e o projeto do ventilador passou a ser desenvolvido para os projetos de motor de alto bypass General Electric CF6.