Optimal approach to propeller design

Aeronaves como el X-57 Maxwell experimental de la NASA, cuyo sistema impulsor es un conjunto distribuido de motores eléctricos que mueven 14 hélices hacen que el cálculo preliminar del desempeño de una hélice cualquiera sea un problema de actualidad. En este trabajo de fin de Máster se desarrollará un programa de ordenador capaz de calcular el desempeño de una hélice con un modelo BEMT implementado en MATLAB: empuje obtenido, el par necesario y el rendimiento de una hélice junto con otras variables que intervienen en su diseño. Tras la validación de resultados con datos pertenecientes a ensayos reales de túnel de viento, se expondrán tres estudios: El primero una comparación de leyes de distribución de estaciones a lo largo de la pala, una cosenoidal y otra uniforme; el segundo la influencia de la ratio de corte en el que empezar a calcular las propiedades de la hélice y por último un estudio de optimización de una hélice ya existente en el que las variables son el paso de la hélice y su perfil aerodinámico.

Aircrafts like NASA’s X-57 Maxwell experimental which DEP (distributed electric propulsion) consists in a series of electric engines that move 14 propellers makes preliminary design and calculus of propellers an important issue nowadays. In this final thesis, a program that calculates the performance of propellers is developed. This program is written in MATLAB language, uses the BEMT model and calculates thrust obtained, torque needed and efficiency of a propeller among other variables regarding its design, such as inflow angle or interference factors. After the validation of the results with that from real wind tunnel tests allows three studies that Will be carried out. First, a comparison of laws that define the distribution of the number of stations will determine which is better between a cosine law or a uniform one; After this, it will be studied the importance of the cut-off ratio in the quality of the result and finally, an optimization study will use airfoil of the section and pitch angle of the blade as variables of optimization to search the maximum efficiency of an existent propeller.