Variaciones geométricas de hélices para pequeños cuadricópteros: Estudio experimental

Abstract

En el presente estudio se evalúa el efecto en el empuje producido y el nivel de ruido emitido por una hélice cuando se le realizan variaciones geométricas a su diseño. Una de las modificaciones estudiadas consiste en cambiar la línea de cuarta cuerda para que no sea recta, sino que consista en una curva cuya variación a lo largo del aspa es función de la velocidad efectiva de viento en las diferentes posiciones radiales y de un ángulo definido para la punta (ángulo de flecha máximo). Además, se modifica el borde de fuga de la hélice, introduciendo un diente de sierra como estrategia geométrica que puede contribuir a reducir el nivel de ruido. Los casos estudiados consisten en dientes de sierra con diferente esbeltez, pero relación de amplitud y longitud de onda constantes. Los resultados arrojan que modificar la línea de cuarta cuerda con la distribución de ángulo de flecha permite tener una hélice con mejor rendimiento en cuanto a empuje y eficiencia. Esta variación en la geometría también contribuye a reducir el nivel de ruido, pero estas variables no tienen una relación lineal con el ángulo de flecha máximo, obteniendo un diseño óptimo para un valor de 30°. En el caso de modificar el borde de fuga con dientes de sierra, también es posible reducir el nivel de ruido, pero con pérdidas en el desempeño de la hélice. Así mismo, combinar las dos estrategias geométricas no lleva a resultados óptimos, ya que la modificación del borde de fuga tiene un mayor efecto sobre el rendimiento de la hélice que la variación de la línea de cuarta cuerda con distribución de ángulo de flecha.