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[技术] 请教各位,同样旋翼直径下,三叶桨和两叶桨区别以及计算

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发表于 2011-6-3 17:54:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 三足赤鸟 于 2011-6-3 18:40 编辑

把共轴机当作机器琢磨了几年,今年手头和时间宽裕了,终于打算动手做个简易版的试试了,买了非法进入的一部800cc的机子,据说可以达到100hp/6500r,旋翼是从零起飞的176mm弦展旋翼,也都截好了,草图已经完毕了,马上进入制作图的绘制,有部分图纸是在去年的制作图上做些修改,但是有几个牵扯计算方面的问题想要请教。
      我只是个工人,书读得太少,不懂太深的什么理论或计算,想知道大家对那个旋翼计算器的看法是怎样的?对共轴机而言计算结果差别大吗??
      用那个软件计算的结果有些糊涂,因为没有标明适用范围,其实去年画过一份制作图,因为其他原因放弃了,其中自己最不放心的就是发动机和旋翼之间速比的搭配。
      我只知道从网上查到的是同级别的共轴机由于没有尾桨功率损耗其升力往往比同级别的常规直升机高出12%左右。
      我打算做的机子目前估计重量在160kg左右,因为动力足够,而且对比国外同类机子后发现同级别机子的旋翼弦展不过120~150mm,我买来的旋翼弦展要大出20%左右,这 是不是简单意味着,相同转速下升力会大出20%左右?
      因为自己构思了一种具备挥舞铰与摆振铰功能且比较容易加工的桨毂结构,在同样直径基础上,我目前给自己定下的旋翼直径是4600mm,因为买来的桨叶是锯好的成品桨叶,4米一片的,一截二只有两米,加上桨毂和桨叶夹,也就多出60cm,如果单独依靠弄来长一些的桨叶,把直径做大,定做显然不可能,否者就是多买来一堆桨叶,挨个地截断,我费不起那个钱,不过查到的几个单人共轴机旋翼直径也就4500mm(凤凰、airscoter、佑祥旋翼直径)左右。
    但是三叶桨相比两叶桨而言,旋翼实度会大了三分之一,是不是意味着相同转速情况下,升力也会增加三分之一?
     如果上述的条件可以成立,因为添加桨叶以后,升力增加,但是这是不是意味着其升空转速也会大幅度降低?
     这些问题的目的其实就是一个,因为合适的速比才会最大限度地发挥发动机和旋翼效率。
      想请教老师们帮我算算,如果采用三叶桨,我需要多大的减速比最合适?如果是两叶桨呢?
三叶桨是不是比两叶桨稳定性更高些??
      当然增加升力同时需要发动机付出更多的动力做代价,但是目前手里的发动机动力足够,问题问得也许有些低级了,请大家不要笑话,但是我真的想得到正确的答案,我知道其他朋友以前也提过这类问题。
      如果能够有具体的计算方式最好,其实列出来我也未必能够懂,但是对能够看懂的朋友会有更大的帮助的。
发表于 2011-6-4 22:27:49 | 显示全部楼层
终于还是开始了...
发表于 2011-6-5 13:06:58 | 显示全部楼层
实践出真知吧,,,有些事实在搞不明白,,,先做起来再说吧,,,可能是水到渠成那,,,不一定,,,
 楼主| 发表于 2011-6-5 15:55:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 三足赤鸟 于 2011-6-5 16:10 编辑
实践出真知吧,,,有些事实在搞不明白,,,先做起来再说吧,,,可能是水到渠成那,,,不一定,,,
benson 发表于 2011-6-5 13:06

在中华快乐航空网也发了帖子请教,不过回复里喜忧参半,http://www.cnfunfly.com/bbs/thread-9583-1-1.html

一个热心朋友对升力的估算不是很让人乐观,但是又让我学了点新东西。

不过请教归请教,的确是实践后才能证明一切,真做起来保守起见,还是打算采用两片桨叶,因为我对比参考的机型大部分也都是两叶桨的。
发表于 2011-6-5 16:33:16 | 显示全部楼层
1 如果旋翼旋转速率相同的情况下,三叶的可以产生大约多于二叶的约1/2的升力(其实会比1/2稍少)。
2 如果二叶的旋翼机在8圈/秒时刚好可以离地,那么三叶的在6.5圈/时才可离地。所以要通过增加桨叶的办法来降低旋翼的转速效果并不明显。
 楼主| 发表于 2011-6-5 16:56:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 三足赤鸟 于 2011-6-5 17:19 编辑

非常感谢楼上朋友的指教,学习了

原本想降低转速可以减小旋翼的离心力,(担心过大的离心力是所用部件质量承受不了)同时添加桨叶又增大升力,只是脑袋里专业化墨水太少了,第一次打算动手,顾忌颇多。

再请教下,如果三叶结构可以近似地多产生一半的升力,功耗至少会增加是一半吗??

我的旋翼大出同级别旋翼的弦展近20%~30%,这部分大出的弦展会产生多余的升力,应该怎样计算进总的功耗里??

对比的同级别机子发动机功率也就60hp左右,对比来说,airscooter的自重是136kg,旋翼直径4.4m,弦展在照片目测大约是12cm~15cm(这个数值尚不确定,主网页上没有找到,我个人认为他要超过150kg)有效载重是150kg,发动机功率为65hp,这个是球笼倾转的。
佑祥的无人/单人共轴机自重是180kg,旋翼直径是4.5m,弦展在照片上目测大概是12cm,载重是100kg,发动机为两台25hp的转子发动机。
那个叫做凤凰旋翼机网页里的skyblazer的共轴机,自重是237kg,旋翼直径是4.4m,起飞重量好象是370kg,弦展目测大概也就15cm以下,起飞重量383kg,液压倾转的,两台582发动机65HP,不过应该是为了安全的需要。
上述几个的旋翼直径比较接近,所以罗列出来。

我想通过合适的减速比把发动机具有的功率尽量发挥出来。
发表于 2011-6-5 23:34:21 | 显示全部楼层
========再请教下,如果三叶结构可以近似地多产生一半的升力,功耗至少会增加是一半吗??=====

思考问题需要学会把问题简化再分析。
如果起飞重量相同,那么在起飞点上,假设二叶机的速度是20米/秒,那么三叶机的速度大约在15米/秒。且假设二者的阻力相等即F1=F2=500牛顿,则二叶机消耗的功率=F1V1=500*20=10000瓦特  ,三叶机消耗的功率=F2V2=500*15=7500瓦特。可见同要使旋翼机起飞,三叶机需要的马力更少。
   再来分析以上二者的阻力F1和F2,刚才为了方便分析我们假设他们相等,可是其实他们并不相等。还是以刚才的起飞点来分析。二叶机的阻力F1=机身阻力F1(a)+桨盘阻力F1(b)     三叶机的阻力F2=机身阻力F2(a)+桨盘阻力F2(b)   .由于二叶机的速度为20米/秒,而三叶机的速度仅为15米/秒,相同的机身由于三叶机的速度小于二叶机的速度,所以三叶机机身的阻力F2(a)小于二叶机机身阻力F1(a)。   再来看桨盘阻力,这里假设二者桨盘倾角相同。那么三叶桨的阻力面积为二叶桨的1.5倍,但是三叶桨的转速只有二叶桨的转速的0.8倍。由于阻力与运动速度的平方成正比,那么三叶桨的桨盘阻力F2(b)=二叶桨桨盘阻力F1(b)*1.5*0.8*0.8=0.96F1(b)。 可见实际上是F1=F1(a)+F1(b)>F2=F2(a)+F2(b)   .所以由于三叶桨的旋翼机的阻力还小于二叶机的阻力,那么三叶机实际上需要消耗的功率还应更少。
 楼主| 发表于 2011-6-5 23:50:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 三足赤鸟 于 2011-6-6 00:21 编辑

谢谢楼上的朋友,在您的回复以前,有些感激的话我在论坛短信里发给您了,望查收。

我原来一直是把共轴机当作机器来琢磨,对这些是真的一点都不懂,我会慢慢琢磨这些,如果可能我真想试试三叶桨结构。
发表于 2011-6-6 11:58:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 超越H 于 2011-6-6 12:32 编辑

我想造个双旋翼共轴反桨,两桨的高差80cm。摈弃复杂的传统翼头,采用类似三角翼的控制结构。呵呵,不知会怎样。

双旋翼.JPG
发表于 2011-6-6 16:14:08 | 显示全部楼层
收索共轴技术 看到这样一句话 “由于上下旋翼的又到速度不同,上下旋翼的气动特性也不同。表现在当上下旋翼的升力相同时,上下旋翼的扭矩不同;上下旋翼的扭矩相同时,上下旋翼的升力不同。并且上下旋翼的拉力系数和阻力系数以及上下旋翼的扭力均随飞行状态和飞行速度而变化。一般来说,扭矩相同的情况下 上下旋翼在悬停状态的拉力之比为 CTLOW/CTUPP=0.85左右 随着前飞速度的增加 在前进比大于等于1.5时  CTUPP=1.05CTLOW”由此可看出 悬停时 下旋翼的升力的1.85倍 就是共轴的总升力 随着飞行速度的提高 上旋翼的升力越来越大 前进比到1.5时 下旋翼升力的2.05倍 就是共轴的总升力 为了保持飞行高度 适当放点总距赶   呵呵 不知道对不对
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