Interação aerodinâmica entre hélices em tandem em configurações de voo de transição de eVTOL

O presente estudo investiga as interações aerodinâmicas em uma configuração de hélices em tandem típica de uma aeronave eVTOL de asa basculante durante a manobra de transição. O foco particular é em como a posição relativa e o ângulo de inclinação da hélice influenciam o desempenho aerodinâmico. Uma série sistemática de testes em túnel de vento, incluindo medições de empuxo e torque com pesquisas de Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV), foram realizadas em dois modelos de hélices co-rotativas com distância axial fixa, enquanto o ângulo de inclinação das hélices e a distância de separação lateral eram alterados. A campanha abrangente de túnel de vento explorou todas as fases da transição desde a decolagem até a cruzeiro, destacando assim possíveis efeitos prejudiciais no sistema multi-rotor devido a mecanismos de interação aerodinâmica ocorrendo devido à colisão da hélice frontal nos discos da hélice traseira. Para obter uma compreensão detalhada dos efeitos de interação complexa produzidos no disco da hélice traseira, a atividade foi complementada por uma investigação numérica realizada através do solucionador de média fidelidade DUST, baseado no Método de Partículas Vortex para a modelagem do rastro. Da perspectiva de uma fase de design preliminar de conceitos de eVTOL, este trabalho mostrou que deve-se prestar atenção especial ao regime de voo de transição, uma vez que tanto o ângulo de ataque de inclinação das hélices quanto a velocidade do fluxo livre afetam fortemente o comportamento do sistema propulsivo. Como resultado geral, distâncias verticais maiores entre as hélices garantem reduzir as perdas de desempenho na hélice traseira, apesar da presença de fenômenos de interferência mútua.