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垂直起降固定翼无人机螺旋桨简介

2020-12-14 16:50 性质:转载 作者:成都纵横自动化 来源:成都纵横自动化
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6、 桨叶厚度C

在任何半径处叶素的最大厚度 C, 称为该处桨叶的厚度。为了在保证螺旋桨的强度的前提下尽量减轻重量,螺旋桨的厚度从桨根到桨尖是单调递减的。一般用相对厚度(C/b)来表示螺旋桨的厚度分布,典型的厚度分布如图所示:

三、螺旋桨分类

无人机螺旋桨的分类方式有很多,按用途分类可以分为推进螺旋桨和旋翼螺旋桨,推进螺旋桨是为飞机提供平飞所需推力的螺旋桨,旋翼螺旋桨是直接为飞机提供升力的螺旋桨。旋翼桨与平推桨相比,螺距较小。

按固定方式分类可以分为定距螺旋桨和变距螺旋桨,定距桨的优点是不需要变距机构,结构重量轻,系统可靠性高。缺点是只能在某一额定飞行速度下发动机才能达到最大效率,定距桨最大问题在于不能同时兼顾爬升和巡航两个状态的动力需求。变距桨的优缺点和定距桨相反。目前,定距桨在无人机上的应用较为广泛。

按动力方式可以分为油动桨和电动桨,油动桨是用于油动发动机的螺旋桨,电动桨是用于电机的螺旋桨。两者最主要的区别在于桨叶的厚度,油动桨相对于电动桨来说,桨叶更厚。在螺旋桨选型过程中,应该注意区分油动桨和电动桨。

发动机(电机)的旋转方向有顺时针和逆时针之分,为了匹配不同的旋向,螺旋桨就有了正桨和反桨的区分。以螺旋桨的迎风面为正面,逆时针旋转的为正桨,顺时针旋转的为反桨。在螺旋桨选型过程中,应该根据发动机(电机)的旋向选择正反桨。

螺旋桨按材料分类可以分为铝合金桨、木制桨、碳纤维桨、尼龙桨等。其中铝合金桨主要用于有人机,很少用于无人机。木制桨一般用榉木或层板来制造,其强度比尼龙桨大,价格比碳纤维桨低,但是重量较大。碳纤维桨是由复合材料碳纤维制造而成的,优点是强度大,重量轻,但价格较高。尼龙桨的强度较弱,形变量大,但价格较低。目前木制桨和碳纤维桨在无人机中应用的较为广泛,尼龙桨主要用于轻小型无人机。

四、螺旋桨性能指标

螺旋桨的性能指标主要有三个,分别是拉力、吸收功率和效率,其中效率是由拉力和吸收功率决定的。通常用无量纲量拉力系数和功率系数来表示拉力和功率,计算方法如下:

其中,T为拉力、P为螺旋桨吸收功率、ρ为空气密度、n为螺旋桨转速、D为螺旋桨直径、J为螺旋桨前进比、V为来流速度。

典型的螺旋桨气动性能曲线如图所示:

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