飞机总体设计- 设计过程及算例(3)

2019-08-31 17:47

螺旋桨效率:在未知转速的前提下,可以利用已有的小型螺旋桨效率-速度曲线,预选一个初值。在巡航速度下,效率?lj?0.7;在起飞爬升段,效率?lj?0.5。

从而得到:

巡航段动力系统效率:???dj?lj?t?0.7*0.7*0.9?0.44 爬升段动力系统效率:???dj?lj?t?0.7*0.5*0.9?0.315 另外,还需要知道电池特性:实际比能量与平均比功率

上图可以利用电池的放电特性曲线:电压-放电时间曲线(不同电流下)。(怎么转换,上网查,斜率是放电时间)

从上图中可以看出,MH-Ni比能量较低,但比能量随着比功率增大变化较小,适合大功率短时间情形,即适合飞行时间短、速度大的飞行器。

LiSO2比能量高,但比能量随着比功率增大迅速下降,适用于小功率长时间情形,即适合飞行时间长、速度小的飞行器。

因此,本方案选取LiSO2电池,根据航时要求为1小时,斜线与曲线交点得到,比能量:180Wh/kg,比功率:120W/kg。

另外,也可以根据统计来取值

电池的比能量比功率统计 品牌 AKE dn power HIMODEL BLUEARROW tp6000-2s3pl 容量(Ah) 2.2 2.15 4 2.2 6 电压(V) 11.1 11.1 14.8 11.1 11.1 重量(kg) 0.166 0.158 0.429 0.156 0.381 放电倍率(C) 15 15 15 12 12 比能量(70%) 102.3 105 96.2 109.3 121.6 比功率(1h) 102.3 105 96.2 109.3 121.6 综上可知:

f3??Preq?11?*11.19/120?0.2119 ????0.44tdj?js?lj?WT?xh?dc.xh1??通常还要满足: ???f3?t?dj?js?ljddc,max,这是电池放电倍率限

P?W?max制的。

(4)飞机的起飞总重量

W4T?W1?f

1?f2?f3其中,W4为已知条件,在任务书中获取。

综合前面可得:

W4?W2T?W1?ff?0.5?0.25?1.5366kg1?31?0.3?0.2119W1?0.4610kgW2?0.23kg

W3?0.3256kgW4?0.5kg5.电推进系统设计

主要是根据已经确定的无人机总体参数及性能参数,确定无人机的需用功率,根据需用功率选取合适的螺旋桨和电机。(1)需用功率/推力曲线

无人机作定常平飞时,需要的功率

Ppx?DV?WgL/DV 取飞行速度:V?8m/s?30m/s,间隔2m/s。

由L?WTg?qSCL,求出CL,根据之前初步估计的升阻特性

2CD?0.0132?0.073CL,求出CD,再利用D?qSCD求出D,进而求得Ppx。

进而画出Ppx?V图。 V CL CD L/D P D 8.0000 1.7501 0.2368 7.3909 16.2996 2.0491 10.0000 1.1201 0.1048 10.6894 14.0874 1.4168 12.0000 0.7778 0.0574 13.5590 13.3273 1.1170 14.0000 0.5715 0.0370 15.4284 13.6645 0.9816 16.0000 0.4375 0.0272 16.1007 14.9645 0.9406 18.0000 0.3457 0.0219 15.7680 17.1902 0.9605 20.0000 0.2800 0.0189 14.7970 20.3536 1.0235 22.0000 0.2314 0.0171 13.5258 24.4933 1.1197 24.0000 0.1945 0.0160 12.1837 29.6632 1.2431 26.0000 0.1657 0.0152 10.8978 35.9271 1.3897 28.0000 0.1429 0.0147 9.7254 43.3547 1.5573 30.0000 0.1245 0.0143 8.6844 52.0200 1.7439 55504540P(W)35302520151051015V(m/s)202530

海平面下平飞需用功率曲线

2.221.81.6D1.41.210.851015V202530

海平面下的飞机需用推力


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