氷結条件下におけるドローンローターの性能

要旨 本研究では、氷結条件下におけるドローンおよびeVTOLローターの空力性能を評価するための低忠実度および高忠実度の物理ベースモデルを検討します。本研究の低忠実度モデルは、氷の成長をモデル化するための氷付着ソルバーに結合された給気を用いたローターのリフティングラインモデルを利用し、空気力学的抵抗ポーラを生成するためのインタラクティブ境界層モデルを使用しています。本研究で用いた高忠実度モデルは、ローター上の液滴の集合をモデル化するための緊密に結合された水滴輸送モデルを用いた3次元非定常ナビエ-ストークス解析を使用しています。ローター形状は氷の形成を考慮して定期的に更新されます。ケベック大学モントリオール校でテストされたBell APT70ドローンローターの81%縮小版に対する低忠実度計算は、氷の成長初期段階における推力の損失と電力の上昇について合理的な推定値を提供します。高忠実度モデルは、非線形のウェイク相互作用を有するマルチローター構成により適し、空気力学的抵抗ポーラ、先端損失モデル、および経験的圧縮補正の必要性を排除します。