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欧盟CICLOP项目研究分布式推进系统
关键词:      时间:2024-01-31

【据欧盟CleanAviation网站2024年1月24日报道】欧盟“洁净天空”2的CICLOP项目沿着机翼在特定位置部署由三个小型电动螺旋桨组成的阵列,量化了分布式电推进螺旋桨和机翼尺寸之间的最佳耦合参数。CICLOP项目于2020年12月至2023年3月期间进行,欧盟资助预算为84.8万欧元。该项目由布伦瑞克工业大学(TUBS)协调,并与意大利航宇中心(CIRA)合作。继CICLOP成功结束后,TUBS启动了一个国家项目InPAH,使用CICLOP风洞模型并进行修改,用于DEP领域的进一步详细研究。

众所周知,使用多个小型螺旋桨取代一个较大螺旋桨来产生飞机推力和升力,具有多种效率优势。这一概念被称为分布式推进,或本项目中的分布式电推进(DEP),通过使用沿翼展安装的小型螺旋桨来分配飞行所需动力。通过DEP配置,螺旋桨滑流在机翼下方产生更多升力,因此机翼的尺寸可以减小,降低飞机的重量并减少阻力,节省燃料并减少排放。此外,使用较小的螺旋桨还可以降低噪声。然而,迄今为止,基于空气动力学模型和仿真对高升力条件下DEP和机翼紧密耦合的合理可靠的预测尚未得到充分证明。为了消除知识差距并充分利用这一概念,CICLOP项目成功调查、设计、构建和测试了多功能大型DEP模型,将三个螺旋桨连接到机翼上。该项目获得了高保真度实验数据,以确定紧密耦合的小型螺旋桨阵列位于机翼前方时的精确相互作用。

风洞测试

为了获得高保真度的实验数据,CICLOP联盟在风洞中设计了一项高度通用的实验,有助于调整螺旋桨的推理水平、与机翼的相对位置等参数。该模型的特殊设计使机翼和螺旋桨相互分离,从而提供了以前的实验未涵盖的参数空间。

该复杂风洞模型包括一个长度2.4米的机翼和超过100千瓦功率驱动的三个螺旋桨。该模型配备了大量传感器,可以将机翼和螺旋桨的相互作用作为一个集成系统进行评估,从而获得超出先前知识的数据和结果。试验期间共测试了188种不同的配置,产生了详细的数据,说明了螺旋桨和机翼之间的相互作用和影响。

挑战和环境效益

项目人员表示,建立这种尺寸的模型,安全运行并计算负载,具有较大难度。项目组付出了巨大努力才实现了与计算流体力学相匹配的周期性条件。此外,该项目历时两年,对如此复杂的模型设置来说相对较短。尽管面临挑战,该项目取得了巨大成功。结果表明,对于特定配置,靠近机翼(且相对较低)的螺旋桨位置对机翼的最大升力和螺旋桨效率具有积极影响。

在相关推力水平下,在机翼前集成分布式螺旋桨所产生的升力增益被证明大于△CL=0.6。这可能会使机翼面积减少25%以上。因此,当充分利用DEP配置时,机翼的型阻可减少20%以上。