Citation

Capata R, Marino L, Sciubba E. J. Unmanned Veh. Sys. 2014; 2(1): 16-35.

Copyright

(Copyright © 2014, National Research Council of Canada)

DOI

10.1139/juvs-2013-0005

PMID

unavailable

Abstract

In recent years, renewed interest in the development of unmanned aerial vehicles (UAVs) has led to a wide range of interesting applications in reconnaissance and surveillance. In these missions, the noise produced by propeller-driven UAVs is a major drawback, which can be partially solved by installing an electric motor to drive the propeller. While the evolution of high performance brushless motors makes electric propulsion particularly appealing, at least for small and medium UAVs, all electric propulsion systems developed to date are penalized by the limited range and endurance that can be provided by a reasonably sized battery pack. In this paper we propose a hybrid propulsion system based on a recently developed ultramicro gas-turbine (UMGT), which can be used to power an electric generator, providing a significant range and (or) mission time extension. The UMGT is undergoing operational testing in our laboratory, to identify the most suitable configuration and to improve performance: a new compact regenerative combustion chamber was developed and several tests are being carried out to reduce its weight and size so as to increase, all other things being equal, the vehicle payload. This paper aims to propose a high endurance UAV, by a preliminary configuration selection and aerodynamic study of its performance.

Keywords: UAV, ultramicro gas turbine, long-range drones, payload


Au cours des dernières années, un regain d'intérêt dans l'élaboration de véhicules aériens sans pilote (UAV) a mené à une foule d'applications intéressantes en matière de reconnaissance et de surveillance. Or, le bruit produit par les UAV à hélice constitue un inconvénient majeur; ce bruit peut être atténué en partie en installant un moteur électrique actionnant l'hélice. Bien que l'évolution des moteurs sans balais à haut rendement rende la propulsion électrique particulièrement intéressante, du moins pour les UAV petits et moyens, tous les systèmes à propulsion électrique élaborés à ce jour sont défavorisés à cause de la faible portée/endurance qu'offre un bloc-batterie de taille raisonnable. Dans le présent article, nous proposons un système de propulsion hybride s'appuyant sur une ultra micro turbine à gaz (par la suite appelé UMGT) de conception récente, qui peut être utilisé pour alimenter un générateur d'électricité et procurer ainsi une prolongation appréciable du temps de vol lors d'une mission. ...

Language: en