Na pista para aeronaves mais eficientes em termos de combustível, um esquema de propulsão alternativo que está sendo explorado é uma matriz de ventiladores dutos movidos a eletricidade. Os ventiladores são distribuídos ao longo da extensão da asa ou integrados na asa. Pesquisadores da Universidade de Illinois ganharam um novo entendimento sobre como os ventiladores e especialmente seu posicionamento preciso na aeronave podem afetar a conversa cruzada entre a propulsão e o fluxo de ar ao redor da asa.

Na maioria das aeronaves comerciais, os motores são isolados do resto do sistema de asas. Em vez de ser embutido na asa ou montado mais próximo a essa superfície, eles ficam por baixo das asas. Isso está feito, em parte, para tentar reduzir a influência no acoplamento cruzado - a comunicação cruzada entre a rotação do motor e as características do fluxo de ar sobre a asa do avião.

"Se permitirmos que esses dois sistemas se comuniquem, há muito aumento de complexidade no campo de fluxo sobre a asa e para o propulsor - o que também altera substancialmente o desempenho, "disse Phillip Ansell, professor assistente do Departamento de Engenharia Aeroespacial da Faculdade de Engenharia da Universidade de Illinois. "Pegamos dois subsistemas - propulsão e aerodinâmica - e dissemos que não são subsistemas isolados. Agora são uma coisa."

Ansell, junto com seu aluno de graduação Aaron Perry na Universidade de I e Michael Kerho da Rolling Hills Research Corporation conduziram o estudo para entender em um nível básico quais são essas interações e como o acoplamento entre sistemas de ventiladores conduzidos e seções de asas modificará o comportamento aerodinâmico e o aumento geral, arrastar, e características do momento de lançamento.

“Se integrarmos os propulsores, que neste caso são fãs, na asa, podemos melhorar a eficiência propulsiva da aeronave ingerindo o ar de baixa velocidade através da superfície da asa para o propulsor. Mas é um desafio descobrir como fazer isso de maneira inteligente. "

Este projeto de pesquisa foi conduzido experimentalmente usando um modelo impresso 3-D de um aerofólio, que é uma seção transversal de uma asa, montado dentro de um túnel de vento subsônico. “Tínhamos um modelo com ventiladores de dutos montados na borda de fuga do aerofólio. O fluxo passa pela superfície superior e, em seguida, para o ventilador, "Ansell disse.

Ele disse que a manipulação do acelerador do ventilador duto montado no topo da asa proporcionou grandes mudanças no comportamento aerodinâmico do aerofólio.

"Podemos ajustar o acelerador para fazer o ventilador girar mais rápido ou mais devagar, de modo que agora tenho um jato de alta velocidade que sai pela extremidade traseira e atua para elevar substancialmente a aeronave por meio de um fenômeno conhecido como supercirculação. Também muda o fluxo na superfície, "ele disse." Eu tenho pequenas regiões do fluxo na superfície chamadas de camadas limites. Sempre que aumento o acelerador e começo a puxar o ar para o propulsor, ele afina a camada limite. Ele modifica a distribuição da pressão no próprio aerofólio. Existem algumas coisas complexas acontecendo. O RPM do ventilador falando com a aerodinâmica do aerofólio maior é substancial. "

Ansell disse que o estudo fornece uma nova maneira de entender o diálogo entre um sistema completo de aeronave e um sistema de propulsão. Não se trata apenas de aumentar o acelerador para criar um impulso maior e produzir uma força que passa pelo eixo de orientação do ventilador.

"Não é tão simples porque também muda o fluxo de ar sobre a asa, "Ansell disse." As diferentes orientações da extremidade do ventilador mudam o desempenho da seção da asa, bem como a distribuição de pressão, porque muda as características de qualidade do fluxo local. Agora quantificamos isso e podemos entender alguns aspectos de como isso se parece.

“Fomos capazes de fazer medições para entender melhor quais são essas variações nas características de acoplamento. Anteriormente, sabíamos que, se acelerássemos este ventilador, o resultado é um vetor de impulso apontado em uma determinada direção. Agora sabemos que também modificará a aerodinâmica de minha asa local. "

O papel, "Efeitos de acoplamento cruzado de propulsor e aeropropulsor em um sistema de propulsão distribuída, "foi escrito por Aaron Perry e Phillip Ansell. Aparece no Journal of Aircraft .