Publication details
Abstracts and keywords
Rozprawa doktorska podejmuje problematykę interferencji aerodynamicznej wielowirnikowego statku powietrznego z głównym wirnikiem nośnym działającym w autorotacji. W dysertacji przeanalizowano stan zagadnienia w literaturze. Przedstawiono również krótką historię rozwoju wiatrakowców, zdefiniowano zjawisko interferencji aerodynamicznej a także dokonano opisu autorotacji. W kolejnej części pracy przedstawiono trendy konstrukcyjne bezzałogowych statków powietrznych oraz dokonano analizy kierunków rozwoju. Przedstawiona została koncepcja hybrydowego statku powietrznego z napędem wielowirnikowym, będącego obiektem badawczym. W kolejnym etapie badań opracowano model geometryczny oraz model zespołu napędowego hybrydowego statku powietrznego. Na tej podstawie wykonano model do badań w tunelu aerodynamicznym. Wykorzystano do tego celu technologię szybkiego prototypowania (ang. Rapid Prototyping) oraz laminowania. Przybliżono istotę badań statku powietrznego w tunelu aerodynamicznym i opisano przygotowane stanowisko badawcze. Badania przeprowadzone zostały w tunelu aerodynamicznym małych prędkości, ciągłego działania z otwartą przestrzenią pomiarową o średnicy równej 1,5 m i długości 2,0 m. Badania wagowe oraz wizualizacyjne przy użyciu anemometrii obrazowej umożliwiły opracowanie charakterystyk aerodynamicznych oraz zdefiniowanie pola prędkości dla rozpatrywanych konfiguracji konstrukcji. Na podstawie przeprowadzonych badań dokonano analizy wyników w aspekcie wzajemnego odziaływania poszczególnych elementów składowych obiektu badawczego oraz obszaru oddziaływania elementów aktywnych znajdujących się we wspólnym przepływie. W oparciu o uzyskane wyniki badań sformułowano wnioski dotyczące istotności różnic wartości średnich uzyskanych sił i momentów sił aerodynamicznych dla rozpatrywanych konfiguracji obiektu badawczego.
The dissertation deals with the issue of aerodynamic interference of a multirotor aircraft with its main rotor operating in auto-rotation. The first part of the thesis analyzes the state of the art in the literature, i.e. briefly discusses the history of autogyros, defines an aerodynamic interference phenomenon and describes auto-rotation. The second part presents the construction trends of unmanned aerial vehicles and analyzes the directions of their development. The concept of a hybrid aircraft with multi-rotor propulsion as a research object is presented in the third part. A geometric model and a hybrid aircraft propulsion unit model were developed in the next stage of the research. On this basis, a model for aerodynamic tunnel testing was created by means of rapid prototyping and laminating technologies. The essence of our aircraft research in a wind tunnel was approximated and the prepared test stand was described. The research was carried out in a low velocity wind tunnel with an open measuring space with a diameter of 1.5 m and a length of 2.0 m (under continuous operation). Weight tests and PIV (Particle Image Velocimetry) visualization enabled us to develop aerodynamic characteristics and define the velocity field for the considered configurations of the structure. The achieved research results were analyzed for a mutual interaction of individual components of the research object and an area of interaction of active elements in a common flow. Finally, on the basis of the obtained results, the formulated conclusions concern the significance of differences in average values of the obtained aerodynamic forces and the moments of aerodynamic forces for the considered configurations of the research object.
