Quais são as vantagens da hélice da NASA LEAPTech na tecnologia de asas?

O aumento do elevador não tem nada a ver com o elevador Magnus (ou o efeito Coanda). É simplesmente um aumento na pressão dinâmica em todo o tubo de fluxo da asa.

Nas baixas velocidades de decolagem e aterrissagem (ligeiramente acima de uma velocidade de estagnação de 61 nós), a velocidade induzida da hélice quase duplica a velocidade que a asa vê; e o levantamento é uma função da velocidade efetiva ao quadrado. Mas, devido ao turbilhão e outros efeitos, a asa não experimenta um aumento de 4x na sustentação, mas sim de 2 a 3 vezes.

O objetivo das hélices internas não é alcançar uma alta eficiência de propulsão; ao invés disso, queremos que os propulsores internos atinjam altas velocidades induzidas - pense neles como parte do sistema de alta elevação (que também oferece redundância de empuxo).

Na verdade, o pouso é o caso crítico, e ter menor eficiência de propulsão (e uma distribuição de sustentação mais baixa por causa dos efeitos de redemoinho) é útil para criar resistência suficiente. Os adereços internos não estão ativos no vôo de cruzeiro, mas simplesmente se dobram contra a nacela (muitos motorgliders já fazem esse tipo de dobramento no nariz).

Usando apenas a hélice de wingtip no cruzeiro, conseguimos uma eficiência de propulsão de ~ 95% (versus 75 a 85% com uma instalação típica de hélice no nariz da fuselagem). A razão para isso é porque temos menor arrasto de bloqueio e lavagem, além de sermos capazes de aproveitar o strong vórtice da ponta das asas girando contra ele. Como os motores elétricos não experimentam um lapso de energia com a altitude (porque não é a respiração), temos muita energia em altitude, portanto, usando apenas o motor da ponta da asa, não causa muita penalidade no motor (e motores elétricos atingem ~ 6x menor peso por cavalo do que um motor alternativo).

Em termos de baterias e alcance, a chave é alcançar um vôo de cruzeiro de alta eficiência e parece que com as baterias atuais, é possível atingir uma faixa de 200 milhas. Ao adicionar um pequeno motor de extensão de 50 hp, a aeronave será capaz de atingir uma autonomia de aproximadamente 400 milhas. Estamos atualmente projetando um X-plane que voará em 2017 para comprovar todos esses números, com o equipamento de teste de solo (asa e caminhão) fornecendo um banco de dados aerodinâmico para validar nossa análise.

Por favor, note que eu sou o Pesquisador Principal da NASA da abordagem de integração de Propulsão Elétrica Distribuída LEAPTech, e o demonstrador X-Plane de Tecnologia de Propulsão Elétrica Convergente (CEPT). Temos uma equipe em toda a NASA Langley e Armstrong, bem como duas grandes empresas pequenas, a Joby Aviation e a ESAero, que estão adaptando um Tecnam P2006T com um sistema de asas de propulsão elétrica distribuída.

A principal vantagem seria semelhante à de abas sopradas . O fluxo ao redor da asa será ligeiramente acelerado, por isso opera a uma pressão dinâmica efetiva mais alta. Isso ajuda a evitar a separação de fluxo e permite criar mais sustentação a partir da mesma área da asa. Este efeito deve ser especialmente perceptível em baixa velocidade, quando o aumento relativo de velocidade na lavagem é maior.

Outras vantagens são:

• redundância
• controle de guinada por mudanças seletivas de energia
• Melhor campo de visão para piloto e passageiros.

No entanto, uma vez que suas baterias funcionem vazias, o avião ainda deve ser voável para fazer um pouso de emergência, e para a certificação FAR parte 23, a velocidade mínima não deve exceder 61 nós , especialmente neste caso. Portanto, o pequeno acorde de asa do avião na foto parece muito otimista para mim.

Escalar isso não será difícil em princípio, mas quanto maiores os aviões se tornarem, mais difícil será empacotar a capacidade da bateria. Aviões maiores têm maiores cargas de asas e voam mais rápido, então suas necessidades específicas de energia são maiores. Nas próximas décadas, a propulsão elétrica não será escalável para o transporte de aeronaves.