Loading...
Publication
Development and Experimental Test of an In-Flight Thrust and Torque Measuring System
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| Documento em Acesso Fechado. Tente solicitar cópia ao autor carregando no ficheiro | 24.23 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
This thesis details the design, development, and validation of an in-flight thrust and torque measurement system, aimed at optimizing the performance of UAV powerplant systems through real-time data analysis. The system was integrated into TEKEVER’s AR3 UAV and subjected to a multi-phase testing approach encompassing controlled dynamometer (dyno) tests, static testbench trials, and dynamic flight testing under real operational conditions. These tests allowed for a detailed examination of the engine-propeller system’s behavior under varying load scenarios, including different airspeeds, aerodynamic forces, and throttle settings. Findings from this study underscore the significant impact of real-flight conditions on engine and propeller performance, with observed reductions in engine speed, power, and thrust when compared to static ground test results. These reductions are attributed to the aerodynamic forces encountered in flight, such as drag and wind resistance. A critical outcome of the research was the ability to cross-check the thrust values obtained during cruise with the aerodynamic drag on the UAV, which allows for improved calibration of the company’s Computational Fluid Dynamics (CFD) model. This cross-verification process not only supports more accurate predictive modeling but also provides a foundation for enhancing future powerplant and propeller matching studies. Additionally, the study highlights the effectiveness of the in-flight measurement system for capturing detailed thrust and torque data under operational conditions, providing a robust baseline for evaluating engine-propeller combinations in real time. This research contributes essential advancements in UAV performance optimization, offering new methodologies for measuring and analyzing powerplant efficiency under flight conditions. This project was fully funded and supported by TEKEVER UAS, whose resources, technical support, and expertise were instrumental in the successful execution of this research.
Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e validação de um sistema de medição de tração e binário produzidos pelo motor em voo, visando à otimização do desempenho de sistemas de propulsão de UAV por meio da análise de dados em tempo real. O sistema foi integrado no AR3 ,um UAV da TEKEVER, e submetido a uma abordagem de teste multifase, incluindo testes controlados em dinamômetro, ensaios estáticos em bancada de teste e testes dinâmicos em condições reais de voo. Esses testes permitiram uma análise detalhada do comportamento do sistema motor-hélice sob diferentes cenários de carga, abrangendo variações de velocidade de voo, forças aerodinâmicas e ajustes de aceleração. Os resultados deste estudo ressaltam o impacto significativo das condições reais de voo no desempenho do motor e da hélice, com reduções observadas na tração, RPM e potência em comparação com os resultados dos testes em solo. Essas reduções são atribuídas às forças aerodinâmicas encontradas em voo, como o arrasto. Um resultado crucial da pesquisa foi a possibilidade de verificar os valores de tração obtidos durante o cruzeiro com o arrasto aerodinâmico do UAV, permitindo uma calibração mais precisa do modelo de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) da empresa. Esse processo de verificação cruzada não só suporta uma modelagem preditiva mais precisa, mas também fornece uma base para melhorar futuros estudos de combinação de motor e hélice. Além disso, o estudo destaca a eficácia do sistema de medição em voo para capturar dados detalhados de tração e binário em condições operacionais, oferecendo uma linha de base robusta para avaliação de combinações de motor-hélice em tempo real. Esta pesquisa contribui com avanços essenciais na otimização do desempenho de UAVs, proporcionando novas metodologias para medir e analisar a eficiência do sistema de propulsão em condições de voo. Este projeto foi totalmente financiado e apoiado pela TEKEVER UAS, cujos recursos, suporte técnico e expertise foram fundamentais para a execução bem-sucedida deste estudo.
Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e validação de um sistema de medição de tração e binário produzidos pelo motor em voo, visando à otimização do desempenho de sistemas de propulsão de UAV por meio da análise de dados em tempo real. O sistema foi integrado no AR3 ,um UAV da TEKEVER, e submetido a uma abordagem de teste multifase, incluindo testes controlados em dinamômetro, ensaios estáticos em bancada de teste e testes dinâmicos em condições reais de voo. Esses testes permitiram uma análise detalhada do comportamento do sistema motor-hélice sob diferentes cenários de carga, abrangendo variações de velocidade de voo, forças aerodinâmicas e ajustes de aceleração. Os resultados deste estudo ressaltam o impacto significativo das condições reais de voo no desempenho do motor e da hélice, com reduções observadas na tração, RPM e potência em comparação com os resultados dos testes em solo. Essas reduções são atribuídas às forças aerodinâmicas encontradas em voo, como o arrasto. Um resultado crucial da pesquisa foi a possibilidade de verificar os valores de tração obtidos durante o cruzeiro com o arrasto aerodinâmico do UAV, permitindo uma calibração mais precisa do modelo de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) da empresa. Esse processo de verificação cruzada não só suporta uma modelagem preditiva mais precisa, mas também fornece uma base para melhorar futuros estudos de combinação de motor e hélice. Além disso, o estudo destaca a eficácia do sistema de medição em voo para capturar dados detalhados de tração e binário em condições operacionais, oferecendo uma linha de base robusta para avaliação de combinações de motor-hélice em tempo real. Esta pesquisa contribui com avanços essenciais na otimização do desempenho de UAVs, proporcionando novas metodologias para medir e analisar a eficiência do sistema de propulsão em condições de voo. Este projeto foi totalmente financiado e apoiado pela TEKEVER UAS, cujos recursos, suporte técnico e expertise foram fundamentais para a execução bem-sucedida deste estudo.
Description
Keywords
Tração Medição Hélice Voo UAV Propulsão Motor Sistema propulsivo Potência Thrust Measurement Propeller In-flight Propulsion Engine Power plant Power