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题名

Optimal rotation speed combination of contra-rotating rotors for multicopters

作者
通讯作者Yang, Yannian; Liu, Yu
DOI
发表日期
2023-06-08
会议名称
Proceedings of AIAA Aviation 2023 Forum
会议录名称
卷号
AIAA Paper 2023-3239
会议日期
12-16 June 2023
会议地点
San Diego, USA
摘要

Contra-rotating rotors are widely adopted for multicopters due to the advantage of compactness and redundancy. Unlike traditional contra-rotating propellers or rotors with fixed rotation speeds, contra-rotating rotors of multicopters are driven by individual electrical motors, allowing for independent rotation speeds. This enables the optimization of aerodynamic performance and noise emission for a given take-off weight by adjusting the rotation speed combination of the two rotors. The Lattice-Boltzmann solver PowerFLOW was used to simulate the contra-rotating system, which was then validated by experimental results. The results show that the optimal speed combination for maximum power loading is achieved by setting the upper rotor to 4200 rpm and the lower rotor to 6450 rpm. For noise emission, the optimal combination is 5700 rpm and 5820 rpm for the upper and lower rotor, respectively. This study reveals that the optimal aerodynamic performance is achieved through a reduction in thrust loss at the middle radial range of the lower rotor. The noise emission reduction is due to the decrease in both broadband and tonal noise.

学校署名
第一 ; 通讯
语种
英语
来源库
人工提交
出版状态
正式出版
引用统计
成果类型会议论文
条目标识符http://sustech.caswiz.com/handle/2SGJ60CL/610109
专题工学院_力学与航空航天工程系
作者单位
1.Department of Mechanics and Aerospace Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen, 518055, China
2.Key Laboratory of Autonomous Systems and Networked Control, Ministry of Education, Unmanned Aerial Vehicle Systems Engineering Technology Research Center of Guangdong, School of Automation Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640, China
3.Avic General Aircraft Research Institute, Zhuhai, Guangdong 519090, China
4.School of Mechanical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Shenzhen, Guangdong 518055, China
第一作者单位力学与航空航天工程系
通讯作者单位力学与航空航天工程系
第一作者的第一单位力学与航空航天工程系
推荐引用方式
GB/T 7714
Zhang, Haoyu,Yang, Yannian,Li, Pengyu,et al. Optimal rotation speed combination of contra-rotating rotors for multicopters[C],2023.
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