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1、“XXX”共轴双旋翼飞行器升力/功率计算报告一、报告目的讨论在“XXX”定总重为50kg/60kg时，需用功率计算方法以及功率与旋翼直径的关系。、计算方法给定参考参数：起飞重量50kg/60kg，旋翼转速3000RPM,参考总距8.5deg。本机型实现悬停高度6m，因此不考虑大气密度变化，不考虑发动机的高度特性。对于共轴双旋翼，由于上下旋翼的相互干扰，悬停时，相同发扭矩（功耗）下旋翼的升力大约是上旋翼的 86%。计算需用功率时，考虑到双旋翼功率影响，总功率P=2xP上1.219。参考公式如下（参考直升机气动力手册（上卷）P14）：K gipC =-丄一且 f =-P （加 R 2（QR ）2T
2、 fF 2 0 pF0Cy73CT-c k kT0m -c k CKx 4p 0 x 7m - J v CKi 0 10 TKbm - m + m + mKKx Ki KbN - f m 且 f -丄 x1 p （厶兀 R2（QR）3xu sj N KN 752 0 pNxuxu Sj其中，K为垂直吹风增重系数，范围在1.021.05之间; 丄一PP为标准大气密度，一是0P0所在海拔出相对大气密度，近似为1； Cy7为升力系数，-为桨叶实度，kTo为拉力修正系数，范围0.950.98, k为叶端损失系数；V为诱导速度；m、m、m 分别为型阻功 10KxKiKb率、诱阻功率和临街马赫功率(近似为
3、0)； k 为型阻修正系数，取1.01.1； J 为诱导功 p 00率修正系数，取值1.051.10；:为功率损失系数，常用0.8左右。三、具体内容本章主要讨论，不同直径下，产生相同升力(即总重一定时)的需用功率。 悬停时，升力抵消总重，给出不同直径下，上下旋翼需用功率的曲线。具体总重分配G j=Gx(1/1.86), G 卞Gx(0.86/1.86)。图3.1总重50kg，上旋翼直径-需用功率曲线龍邕頁左口 nY5图 3.2 总重 50kg ，下旋翼直径-需用功率曲线图 3.3 总重 60kg ，上旋翼直径-需用功率曲线丄 亠 了.0.4.2LQ 8.6D7 7B.庄6.6.5.5. 弓-丰
4、樹存旺龊11.11.21.34o.g图 3.4 总重 60kg ，下旋翼直径-需用功率曲线此外，计算中还额外发现，随着总重的增加，极值点是向着直径增大方向移动的。 初步结论：如图3.1、3.2所示，在总重50kg时，上旋翼在直径1.2m处所需功率最小，而下旋翼则 是在1.13m左右所需功率最小。并且，假如总重增加，如图3.1、3.2、3.3以及3.4所示，最 小需用功率的极值点是后移的。因此，旋翼直径应选在1.13到1.2m之间；考虑到总重变大，则旋翼直径相对增大，假 如总重减小，则需相对减小直径。四、结论本文用理论的方法计算了不同旋翼直径下的功率特性。虽然无法确切地获取功率的值 但可以得到以下两个结论：（1）在一定总重下，旋翼直径在一定范围内是可以保证需用功率最小。对于50kg的飞 行器，这个最有范围是1.13m到1.2m之间，并且范围随总重增减而前后移动。（2）增加总重肯定会导致需用功率增加。以总重50kg为例，下面给出理论计算的一些数据结果：表 4.1 计算数据损失系数直径D=1mD=1.2mD=1.3mD=1.4mZ=0.84 时 P /kw10.5410.0110.3811.13Z=0.8 时 P /kw11.0610.5010.9011.69表中，g为共轴双旋翼功率损失系数。
