Design and performance evaluations of the propeller of a UAV

Abstract

Bu çalışmada, dizaynı ve prototipleri Turbotek Turbomakina Teknolojileri Ltd Şti tarafından yapılan mini uçak pervanelerinin performansları statik ve dinamik testlerle belirlenmiştir. Pervanelerin statik olarak performanslarını değerlendirmek için bir pervane test düzeneği tasarlanmış ve bunun montajı yapılmıştır. Aynı test düzeneği, dinamik testler için ODTÜ Makine Mühendisliği Akışkanlar Mekaniği Laboratuvarında bulunan rüzgar tüneli içine yerleştirilmiştir. Statik testlerde, dört farklı Turbotek pervanesine ait itki, güç ve verim değerleri, pervane dönme hızının bir fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Elde edilen bu veriler, Turbotek firmasının hesap sonuçları, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizi ve statik test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Dinamik testlerde, bu dört Turbotek pervanesinin itki katsayısı, güç katsayısı ve verim değerlerinin ilerleme oranının bir fonksiyonu olarak değişimi elde edilmiştir. Bu deneysel sonuçlar, Turbotek firmasının yaptığı analitik ve HAD sonuçları ile karşılaştırılmış ve deneysel sonuçlar başarılı bulunmuştur.

In this study, the performances of mini aircraft propellers which are designed and prototyped by Turbotek Ltd Inc. are determined by static and dynamic tests. A propeller test apparatus is designed and assembled to evaluate the performance of propellers statically. For dynamic tests, the same apparatus is placed in the wind tunnel of Fluid Mechanics Laboratory of Mechanical Engineering Department in METU. In static tests, thrust, power and efficiencies of four different Turbotek propellers are obtained as a function of the rotational speed of the propellers. These obtained data are compared with the results of the calculated, Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis and static tests results of Turbotek. In dynamic tests, the variation of the thrust coefficient, power coefficient and efficiency of these four Turbotek propellers are obtained as a function of the advance ratio. These experimental results are compared to the analytical and CFD results of Turbotek and experimental results are found to be satisfactory.