Development of concept for silent UAV propulsion

Abstract: Eftersom användningen av små UAV:s (Unmanned Aerial Vehicles) fortsätter att öka, harbullret från deras framdrivningssystem blivit ett ökande problem. Denna rapport är resultatetav ett masterprojekt med målet att utveckla en framdrivningsmetod med låga bullernivåerför små UAV:s.Projektet startade med en informationssökning där målet var att hitta information ombullerkällor i nuvarande system samt information om de fundamentala sätten på vilket luftflödekan skapas.När informationssökningen var färdig, genererades ett stort antal olika koncept. Konceptetsom författarna ansåg ha mest potential, var en propeller med en ny metod för passivkontroll av gränsskiktet. Konceptet har ett luftintag nära rotationscentrum. Efter att luftenhar kommit in i detta luftintag, leds den genom interna kanaler och accelereras radiellt utåtpå grund av centrifugalkraften. Luften sprutas sedan ut genom en slits nära framkantenpropellerbladets lågtryckssida. Denna ström av luft färdas över propellerbladet och sugsin genom en slits nära vingens bakkant. Därefter sprutas luften ut genom ett utlopp närapropellerbladets spets.Tanken är att den beskrivna metoden ska fördröja eller förhindra avlösning. Detta skullepotentiellt möjliggöra högre lyftkraft vid lägre rotationshastigheter, vilket därigenom potentielltsänker bullernivåerna. Förenklade modeller av det valda konceptet har utvecklats ochanalyserats med hjälp av CFD (Computational Fluid Dynamics) och jämförts med simuleringarav en referensmodell utan gränsskiktskontroll. Resultaten indikerar att flödet ikonceptmodellen strömmar genom kanalerna och över propellerbladet som det var tänkt.Lyftkraften och effektiviteten ökade med 4.3 % respektive 1.9 %, jämfört med referensmodellen,vid samma rotationshastighet. Den möjliga minskningen av rotationshastigheten pågrund av ökningen i lyftkraft resulterar i en minskning av bullernivån med 0.9 dB. Detbör noteras att resultaten från simuleringarna bör ses med försiktighet och att ytterligarearbete måste göras innan några definitiva slutsatser kan dras beträffande potentiella prestandaökningarav konceptet jämfört med en konventionell propeller.