一种适用于中小型无人机的新型螺旋桨设计_谢辉

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1、DOI:10.16615/j.cnki.1674-8190.2015.01.015第６卷第１期航空工程进展Ｖｏｌ．６Ｎｏ．１２０１５年２月ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＦｅｂ．２０１５文章编号：１６７４－８１９０（２０１５）０１－０７１－０６一种适用于中小型无人机的新型螺旋桨设计谢辉，王力，张琳（西安爱生技术集团公司飞行设计研究室，西安７１００６５）摘要：目前，中小型活塞动力无人机所配备的螺旋桨主要是两叶定距螺旋桨，其桨叶布局特征主要体现桨尖和桨根较窄，桨叶中部较宽，但在实际使用中发现，此类螺旋桨匹配无人机后飞行性能表现不佳

2、。针对低速中小型活塞动力无人机，设计一种矩形薄型直桨叶二叶螺旋桨方案。将该螺旋桨方案与其他七种方案进行风洞试验，分别对各方案在零风速和巡航速度下的性能特性进行系统研究。结果表明：与其他方案相比，采用矩形桨叶设计的螺旋桨在静推力、功率、效率、拉力系数、功率系数等关键性指标上均表现出优异特性，尤其是在同样功率输入下，具有最低转速的特性，因此该方案螺旋桨具有优良的装机匹配特性。关键词：无人机；螺旋桨；矩形桨叶；风洞试验中图分类号：Ｖ２７９文献标识码：ＡＡＮｅｗＴｙｐｅｏｆＰｒｏｐｅｌｌｅｒＤｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅＭｅｄｉｕｍ／ＳｍａｌｌＵＡＶＸｉｅＨｕｉ，ＷａｎｇＬｉ，ＺｈａｎｇＬｉｎ

3、（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｅｒｏｃｒａｆｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｘｉ’ａｎＡＳＮＴｅｃｈｎｉｃａｌＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｗｏ－ｂｌａｄｅｆｉｘｅｄｐｉｔｃｈｐｒｏｐｅｌｌｅｒｉｓｍｏｓｔｌｙｕｓｅｄｉｎｍｅｄｉｕｍ／ｓｍａｌｌＵＡＶｗｉｔｈｐｉｓｔｏｎｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｅｒｏｏｔａｎｄｔｉｐｏｆｔｈｉｓｐｒｏｐｅｌｌｅｒａｒｅｎａｒｒｏｗ，ａｎｄｔｈｅｍｉｄｐａｒｔｉｓｗｉｄｅｒ，ｂｕｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＵＡＶｕｓｉｎｇｔｈｉｓｐｒｏ－ｐｅｌｌｅｒｉｓｎｏｔｇｏｏｄｉ

4、ｎｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｐｒｏｐｅｌｌｅｒｗｉｔｈｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒａｎｄｔｈｉｎｎｅｒｂｌａｄｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｌｏｗ－ｓｐｅｅｄＵＡＶｗｉｔｈｐｉｓｔｏｎｅｎｇｉｎｅ．ＴｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｉｓｐｒｏｐｅｌｌｅｒａｎｄｏｔｈｅｒｓｅｖｅｎｔｙｐｅｓｏｆｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｓａｍｅＵＡＶｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｐｉｓｔｏｎｅｎｇｉｎｅ，ａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｔｈｅｌｏｗ－ｓｐｅｅｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｉｎｚｅｒｏｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄ

5、ｉｎｃｒｕｉｓｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｔｙｐｅｏｆｐｒｏｐｅｌｌｅｒｗｉｔｈｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒａｎｄｔｈｉｎｎｅｒｂｌａｄｅｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｏｔｈｅｒｓｉｎｓｔａｔｉｃｔｈｒｕｓｔ，ｐｏｗｅｒ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｒｕｓｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｐｏｗｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ａｎｄｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｔｓｒｏｔａｔｅｓｐｅｅｄｉｓｓｍａｌｌｅｓｔｉｎｔｈｅｓａｍｅｐｏｗｅｒｉｍｐｏｒｔｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｐｒｏｐｅｌｌｅｒｉｓｇｏｏｄａｎｄ

6、ｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｍｅｄｉｕｍ／ｓｍａｌｌＵＡＶｗｉｔｈｐｉｓｔｏｎｅｎｇｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ；ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ；ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｂｌａｄｅ；ｗｉｎｄ－ｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔ根据对现有中小型无人机所使用的螺旋桨数０引言据统计分析来看，多数以固定桨距、两叶桨为主，桨径为０．５～１．３ｍ，桨叶布局主要呈现“柳叶”型，即目前，已装备使用的无人机多数为起飞重量在桨根、桨尖部较窄，桨叶中部较宽。桨叶的前缘和５００ｋｇ量级以下的中小型低速无人机，最大飞行后缘呈现出不同程度的弯曲。该种布局的定距螺速度一般在１２０～１８０ｋｍ／ｈ，升限在１０ｋｍ以下，［１－２］旋桨设

7、计思想是确保无人机在巡航平飞时，螺旋桨并且以使用活塞发动机为主。因此，螺旋桨成处于最佳效率工作状态，以获得最佳的长航时特为装配活塞发动机的无人机平台的必要气动部件。性。然而，在起飞、爬升等阶段，推力系数和功率系数较低，螺旋桨产生的推力较小，使得无人机飞行收稿日期：２０１４－０６－０６；修回日期：２０１４－０７－１５性能较差，不利于提高无人机任务反应能力和战场［３］通信作者：谢辉，ｘｉｅｈｕｉ３１３１＠１６３．ｃｏｍ生存能力。７２航空工程进展第６卷［４］国内，马晓平等通过对无人机螺