Okanałowany wirnik nośny w układzie tandem dla polskiej elektromobilności
Twin shrouded rotor for small aerial vehicle
Typ projektu: naukowo-badawczy
Słowa kluczowe: Aerodynamika Aeroakustyka Eksperymentalna i numeryczna mechanika płynów Optymalizacja Wirniki nośne
Słowa kluczowe (angielski): Aerodynamics Aeroacoustics Experimental and numerical Fluid Mechanics Optimisation Propellers
Członkowie konsorcjum: Projekt nie był realizowany w ramach konsorcjum
Okres realizacji projektu: 1.01.2021 - 1.01.2025
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
Nazwa programu: Lider
Kierownik projektu: Michał Lipian
Wartość dofinansowania: 1 500 000,00 PLN
Wartość projektu: 1 500 000,00 PLN
Celem projektu jest stworzenie i przebadanie koncepcji wirnika nośnego dla małego elektrycznego pojazdu latającego przeznaczonego do transportu ludzi lub towarów. Końcowym produktem projektu będzie koncepcja wirnika, przeznaczonego dla pojazdu latającego typu VTOL (ang. Vertical Take-Off and Landing). Ze względu na potrzebę zachowania kompaktowej bryły w konstrukcjach tego typu preferuje się rozwiązania wielowirnikowe, na przykład z rotorami przeciwbieżnymi. Pozwala na osiągnięcie wysokiego ciągu przy zachowaniu relatywnie niewielkiej powierzchni wirników, może jednak powodować wzrost intensywności hałasu. W celu jego redukcji, a także poprawy bezpieczeństwa konstrukcji, planuje się wykorzystanie okanałowania, opasującego wirnik. Takie rozwiązanie wymaga jednak ostrożnego podejścia: zaprojektowane prawidłowo może podnieść osiągi zespołu wirnikowego, zaplanowane błędnie – będzie generowało znaczące opory aerodynamiczne w ruchu postępowym. Dalszej poprawy osiągów wirnika zespół upatruje w eksploracji rozwiązań biomimetycznych, takich jak profilowanie krawędzi spływu łopat wirników podobnie do skrzydeł sów. Proces projektowy będzie obejmował badania eksperymentalne w tunelu aerodynamicznym (pomiary mocy i ciągu wirnika, badania przepływu) oraz w komorze bezodbiciowej (pomiary emisji akustycznej wirnika w różnych lokalizacjach i odległościach); a także badania numeryczne, polegające na wytworzeniu modeli numerycznych przepływu i ich implementacja w metodzie optymalizacyjnej. Ze względu na wysoki próg wejścia na rynek elektromobilności, niezbędna jest współpraca z partnerami doświadczonymi na tym polu. Istotną zaletą projektu jest zatem fakt, iż projekt będzie realizowany we współpracy z przedstawicielami międzynarodowego przemysłu, działającymi także na terenie Polski. Ich zainteresowanie projektem NUTRIA pozwoli w przyszłości na implementację wypracowanych rozwiązań na rodzimym rynku, a jednocześnie otwiera perspektywy współpracy w skali europejskiej i światowej.
The objective of the NUTRIA project is to create and test a concept of a twin-rotor ducted propeller for a small vehicle for shortdistance transport of people and goods. The final product will be a design of a propeller, destined for a small VTOL (Vertical Take Off and Landing). Since preserving a compact construction of this kind of vehicles is essential, multirotor solutions are favoured for propelling, for example using counter-rotating rotors. This permits to achieve high thrust, while preserving a relatively low rotor area, but may lead to increase in noise emissions. To address this issue, and due to safety reasons, it is planned to encompass the propeller(s) with a shrouding. This, however, requires a cautious approach: when designed properly, it can contribute to the rotor’s efficiency, when planned poorly – it will dramatically increase the drag in horizontal flight. To further increase the propeller’s efficiency, biomimetic solutions will be explored. This includes, for example, forming rotor blades similarly to owl’s wings. The design process will include experimental investigations in the wind tunnel (evaluation of propeller thrust and power, fluid flow evaluation) and the anechoic chamber (evaluation of rotor noise emissions at various locations and distances from the propeller); along with numerical investigations, that is preparation of in-house hybrid simulation models and their implementation in optimisation methods. Due to very high electromobility market entry cost, it is necessary to cooperate with an industrial partner experienced in this field. A support of this kind of international partner, present also in the Polish market, is the NUTRIA project’s major advantage. This cooperation will permit to implement the final product in electromobility solutions present in domestic, European and global markets.
Powrót