飞机总体设计- 设计过程及算例(6)

2019-08-31 17:47

螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?lj?43.4?61.1W 0.71P?CP?n3D5?0.036*1.225*(175)3*(0.254*0.8)5?81.9W>61.1W

?取n=167r/s(10000 r/min),前进比为J=0.8274,效率?=0.68 螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?CP?n3D5?0.029*1.225*(167)3*(0.254*0.8)5?57.0W<63.8W

P?lj?43.4?63.8W 0.68反复迭代

?取n=170r/s(10200 r/min),前进比为J=0.8106,效率?=0.70 螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?CP?n3D5?0.030*1.225*(170)3*(0.254*0.8)5?62.5W≈62.0W

P?lj?43.4?62.0W 0.70最大飞行速度转速为:10200 r/min 最大飞行速度扭矩为:Q?c.爬升状态

任务书中:爬升率为4m/s,爬升平均速度为:12m/s 飞机需用功率: Pprop?WTgVy?DV?1.5366*9.8*4?13.3273=73.6W ?取转速n=200r/s(12000 r/min)

V?122?42?12.6m/s,J=0.3113,?=0.51

Ppropn*2??62.5?0.0585N?m

(10200/60)*2?螺旋桨功率:Pprop?P?lj?73.6?144.3W 0.51功率校核:

P?CP?n3D5?0.0717*1.225*(200)3*(0.254*0.8)5?243.4W>144.3W

功率不接近。

?取转速n=187.5r/s(11250 r/min)

V?122?42?12.6m/s,J=0.3307,?=0.54

螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?lj?73.6?136.3W 0.54P?CP?n3D5?0.0718*1.225*(187.5)3*(0.254*0.8)5?200.9W>144.3W

?取转速n=175r/s(10500 r/min)

V?122?42?12.6m/s,J=0.3543,?=0.59

螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?lj?73.6?124.7W 0.59P?CP?n3D5?0.0719*1.225*(175)3*(0.254*0.8)5?163.5W>124.7W

?取转速n=162.5r/s(9750 r/min)

V?122?42?12.6m/s,J=0.3816,?=0.64

螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?lj?73.6?115.0W 0.64P?CP?n3D5?0.0716*1.225*(162.5)3*(0.254*0.8)5?130.4W>115.0W

?取转速n=150r/s(9000 r/min)

V?122?42?12.6m/s,J=0.4134,?=0.69

螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?lj?73.6?106.7W 0.69P?CP?n3D5?0.0713*1.225*(150)3*(0.254*0.8)5?102.1W<106.7W

反复迭代,

爬升最佳转速约为:9000r/min 爬升扭矩为:Q?状态 爬升 巡航 最大速

Ppropn*2??106.7?0.1132N?m

(9000/60)*2?螺桨效率 0.69 0.70 0.70 螺桨功率 106.7 24.6 62.0 最佳转速 9000 6800 10200 扭矩 0.1132 0.0340 0.0585 (3)电机的选择

电机的主要性能参数有:KV,内阻Rm,空载电流I0 电机的效率:?dj?PpropUI

选择电机的要求:巡航效率高, 电机的输出扭矩:Q?KT(I?I0) 电动机的电压:U?IRm?n KV309.5? ?KVKV电机扭矩常数与KV值的关系:KT?根据上面公式:Q?I?U

备选电动机的性能参数

型号 Hacker A20 34S Hacker A20 22L HiMax HC2812-0650 HP-Z3007-26 Kv 1500 924 650 1240 空载电流I0(A) 内阻Rm(Ω) 重量(g) 0.9 0.8 0.36 1.8 0.147 0.109 0.285 0.06 42.5 56.7 60.2 76.5 转速单位:r/min

飞机巡航状态下电机的电流、电压、功率、效率

型号 Hacker A20 34S Hacker A20 22L HiMax HC2812-0650 HP-Z3007-26 电流 6.2684 4.1069 2.6863 6.2379 电压 功率 效率 5.4548 7.8070 11.2271 5.8581 34.1929 32.0626 30.1594 36.5422 0.7194 0.7672 0.8157 0.6732 飞机爬升状态下电机的电流、电压、功率、效率

型号 Hacker A20 34S Hacker A20 22L HiMax HC2812-0650 HP-Z3007-26 电流 18.7737 11.8102 8.1053 16.5756 电压 功率 效率 8.7597 11.0276 16.1562 8.2526 164.4520 130.2382 130.9508 136.7918 0.6488 0.8193 0.8148 0.7800 飞机最大飞行速度状态下电机的电流、电压、功率、效率

型号 Hacker A20 34S Hacker A20 22L HiMax HC2812-0650 HP-Z3007-26 电流 10.1368 6.4899 4.3626 9.4358 电压 功率 效率 8.2901 11.7464 16.9356 8.7920 84.0351 76.2330 73.8832 82.9596 0.7378 0.8133 0.8392 0.7474 【分析:由上面可以看出,电机效率最高为HiMax HC2812-0650,其工作电压最大,工作电流最小。】

综上所述,本方案螺旋桨采用Taipan8-6,电机采用HiMax

HC2812-0650,巡航状态:桨的效率0.70,电机效率0.8157,巡航状态电机电压11.3V,电机最大工作电压16.9V,采用5节聚合物锂电池串联,电压为3.7*5=18.5,电池重量:0.31kg。近似等于与之前估计值。

【注:如果严重大于前面估计值,还得重新走一遍前面的设计工作。】

6.飞机布局几何参数确定 (1)机翼几何参数

根据翼载可得:

机翼面积:S?WT/(W/S)?1.5366/7?0.2195m2 翼展:B?AS?0.2195*5.5?1.1m 几何平均弦长:b?平均气动弦长:

20.5820.58?0.13?0.27?b??[b(z)]2dz???z?0.27?dz?0.2233m S0S0?0.58?2S0.22??0.2 B1.1根弦长:

2S2*0.2195??0.2661 (1??)B1.5*1.1尖弦长:0.133

机翼视图


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