基于片条理论的微型旋翼设计

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1、文章编号：2095-1248（2016）06-0054-05基于片条理论的微型旋翼设计1，211，2佟刚，周凯，项松（1.沈阳航空航天大学辽宁通用航空重点实验室，沈阳110136；2.辽宁通用航空研究院科研管理办公室，沈阳110136）摘要：提出了一种基于片条理论的微型飞行器旋翼的设计方法。根据给定的旋翼转速、拉力、旋翼直径、桨叶数和翼型，能够计算得出旋翼几何特性，包括桨叶弦长分布和扭转分布。将几何参数代入进一步计算可以得到设计旋翼的性能。以某型号电机的常用工况设计旋翼（直径为24ｃｍ）并通过3Ｄ打印制造样品进

2、行静态实验。实验结果表明，该方法可以获得工程上实用的设计结果，设计旋翼的性能计算值与实验值相差5％~7％，并且其需求功率与某已优化旋翼相比降低2％，能为进一步的旋翼设计和优化提供基础。关键词：微型旋翼设计；片条理论；三维建模；性能计算；静态实验中图分类号：Ｖ211.44文献标志码：Ａdoi：10．3969／ｊ．ｉｓｓｎ．2095-1248．2016．06．009Adesignmethodformicro-rotorbasedonstandardstripanalysis1，211，2ＴＯＮＧＧａｎｇ，ＺＨＯＵＫ

3、ａｉ，ＸＩＡＮＧＳｏｎｇ（1.ＬｉａｏｎｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｎｅｒａｌＡｖｉａｔｉｏｎ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ110136，Ｃｈｉｎａ；2.ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＯｆｆｉｃｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈ，ＬｉａｏｎｉｎｇＧｅｎｅｒａｌＡｖｉａｔｉｏｎＡｃａｄｅｍｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ110136，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｔａｎｄａｒｄｓｔ

4、ｒｉｐａｎａｌｙｓｉｓ．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｈａｒａｃ-ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｈｏｒｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｗｉｓｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｔｈｅｋｎｏｗｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｉ．ｅ．ｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｔｈｒｕｓｔ，ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｂｌａｄｅｎｕｍｂｅｒａｎｄａｉｒｆｏｉｌｏｆｔｈｅｍｉ-ｃｒｏ-ｒｏｔｏｒ．Ａｆｔｅｒｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｄｅｓ

5、ｉｇｎｅｄｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓｏｂ-ｔａｉｎｅｄｂｙｆｕｒｔｈｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ａｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒ（ｄｉａｍｅｔｅｒ24ｃｍ）ｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｍｏｔｏｒａｎｄｓｔａｔｉｃｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｉｔｓ3Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒ-ｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｄｅｓｉｇｎｖａｌｕｅａｎｄ

6、ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖａｌｕｅｉｓ5％~7％．Ｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒｉｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ2％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈａｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｌｅａｄｔｏａｐｒａｃｔｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｆｕｒｔｈｅｒｐｒｏｖｉｄｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｏｔｏｒｓ．Keywords：ｍｉｃｒｏ-ｒｏｔｏｒｄｅｓｉｇｎ；ｓｔａｎｄａｒｄｓｔｒｉｐａｎａ

7、ｌｙｓｉｓ；3Ｄｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔａｔｉｃｅｘｐｅｒｉ-ｍｅｎｔ近年来，微型飞行器凭借其尺寸小、便于携数微型飞行器采用旋翼作为其动力和控制单［7］带、飞行姿态灵活等优点广泛应用于军用或民用元，因此旋翼性能的优劣对其飞行性能起到举［1-6］领域，并取得了极大的发展和成就。绝大多足轻重的作用。然而，大多数微型旋翼的选择主收稿日期：2016-10-24基金项目：辽宁省“百千万人才工程”项目（项目编号：2014921048）；辽宁省科学技术计划面上项目（项目编号：201

8、5020167）；沈阳市科学技术计划项目（项目编号：Ｆ16-205-1-07）作者简介：佟刚（1964-），男，辽宁兴城人，教授，主要研究方向：通用航空产品开发及产业化，Ｅ-ｍａｉｌ：ｔｏｎｇｒｅｎ@ｓａｕ.ｅｄｕ.ｃｎ。第6期佟刚，等：基于片条理论的微型旋翼设计55要通过经验来进行，使得旋翼难以具有最佳的气的离散气动数据，计算出旋翼的弦长和扭转分布，动性能，因此设计高效且符合要求的旋