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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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根据飞机的飞行速度,结合螺旋桨的拉力系数和功率系数,计算螺旋桨在该速度下,不同转速的拉力和所需功率。

根据不同状态的所需推力、发动机最大转速以及发动机最大功率的限制,确定不同飞行状态螺旋桨直径和螺距的可行域。

2、螺旋桨与发动机匹配

螺旋桨与发动机匹配主要是指螺旋桨的气动力和发动机的负载特性相匹配,即螺旋桨和发动机或电机的效率点相匹配,二者均在最佳工作点上。

3、螺旋桨的选型目标和评价方法

螺旋桨选型基本目标为在多种飞行性能要求对应状态下,螺旋桨能够与飞机、发动机同时匹配。

螺旋桨评价方法为:按照各飞行性能权重,基于全机小时油耗进行评分,选取最优桨。

不同类型的飞机,飞行剖面中主要飞行状态不同,性能的关注点不同。这里通过对巡航、最大平飞速度、爬升、实用升限等飞行性能选取合适的权重系数,对螺旋桨进行评分,具体如下:

其中,Score为所有飞行状态的总评分,wi为各飞行状态对应的权重,T为拉力,V为速度,η为动力系统效率,Pgen为发电机提取功率,sfc为耗油率。

螺旋桨的选型过程如下:

1、 根据无人机总体布局设计,确定螺旋桨的直径范围,并初步计算不同直径和螺距桨在不同前进比时的气动性能;

2、 确定无人机在不同飞行阶段所需的推力,选择能够同时满足所有飞行条件的螺旋桨;

3、 对待选螺旋桨的性能进行计算和测试,根据评价准则对螺旋桨进行评分,选出最优的螺旋桨;

4、 通过飞行测试,对螺旋桨性能进行检验。

六、垂直起降固定翼无人机螺旋桨

垂直起降固定翼无人机有很多布局形式,复合翼布局、尾坐式布局、倾转旋翼布局是三种最常见的布局。无论是哪种布局方式,垂直起降固定翼无人机都有两种状态,分别是起降时的旋翼状态和平飞时的固定翼状态。其中,尾坐式布局和倾转旋翼布局式无人机在起降和平飞过程中共用一套螺旋桨动力,而复合翼布局无人机在起降和平飞过程中采用两套独立的螺旋桨动力。

旋翼状态下来流速度几乎为零,且需要螺旋桨产生较大的拉力以平衡无人机自身重力;平飞状态下具有较大的来流速度,且只需要螺旋桨产生能够克服气动阻力(一般为无人机自身重力的1/10左右)的推力即可。因此无人机在旋翼状态下需要小螺距螺旋桨产生较大的静拉力;平飞状态下所需的推力较小,要求用大螺距螺旋桨保证在有来流条件下能产生足够的推力,且使螺旋桨始终工作在最佳效率点处。小螺距螺旋桨与大螺距螺旋桨相比,输入功率相同时静拉力更大,所以垂直起降阶段应该用小螺距螺旋桨;大螺距螺旋桨的最大效率更大,所以平飞阶段应该用大螺距螺旋桨。

尾坐式布局和倾转旋翼布局的优点是只需采用一套螺旋桨动力即可同时满足起降和平飞两种飞行状态,缺点是螺旋桨在两种飞行状态下均不在最佳工作点上,因而整体效率低下。虽然通过增加变距机构能够满足无人机对螺旋桨能力和效率的需求,但轻小型无人机如果加变距机构不仅会增加结构重量,而且会严重减低动力系统的结构与控制可靠性。

复合翼布局采用两套独立的动力系统,缺点是会增加一定的死重,优点是在起降和平飞两种飞行状态下,螺旋桨均能够工作在最佳效率点处;另外,两套动力独立控制,无论是在结构方面还是在控制方面均具有较高的可靠性,且两套动力互为冗余,能够提升无人机的整体安全性。

从当前无人机的实际应用情况来看,复合翼式布局较尾坐式布局和倾转旋翼布局具有更高的可靠性和更广泛的应用。虽然复合翼式布局会存在一定的死重,但通过合理的结构布置,能够有效减低死重的比例;且高效率螺旋桨从气动方面带来的好处可以抵消结构死重的影响,同时复合翼布局无人机在可靠性和安全性方面具有更大的优势。

因此,无论从气动效率还是从使用可靠性的角度来看,复合翼布局无人机具有更大的优势。

成都纵横自动化技术有限公司创立于 2010 年,秉承技术创新、军工品质、服务至上的理念,以无人机智能飞行控制与导航、机载任务设备、指挥控制系统以及系统集成为核心技术,致力于为用户提供多用途、高性能、一体化的工业级自驾仪系统、机载任务设备、无人机系统解决方案。

通过持续的技术创新,公司研发的AP System系列自驾仪产品,拥有全部的自主知识产权、采用业界最先进的自适应控制技术,多次在中航工业杯无人机大赛上力拔头筹,囊括多项大奖。技术水平不输于美国对华禁运的同类高端产品,在国内首次实现了固定翼无人机在移动平台上的精确全自主起降,成功填补了国内该领域的空白。是国内唯一一家真正掌握固定翼、直升机、多旋翼无人机飞行控制与导航核心技术并有成熟的系列产品的公司。公司产品不仅获得了中航集团、航天科工、西北工业大学等专业高端用户的赞誉和采购,在民用领域也占有极大的市场份额,产品已远销海外,在业界具有良好的口碑与极强的市场竞争力。截至2014年公司估值数亿元,已经获得国内知名投资公司数千万元的A轮投资。

成立于2010年

深耕飞行控制与导航系统,在技术积累的基础上制造和开发垂直起降固定翼无人机,并为国内外市场带来了先进的产品

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凭借在模型设计,气动工程、软件开发等方面多年的经验,我们热衷于构建一流的工业级无人机系统及行业解决方案

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我们是一个多元化和充满活力的团队,每一位员工都紧密合作,确保我们提供最优质的产品

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