奥迪A3 BYD F0 斯柯达 晶锐 奇瑞QQ3 一汽大众 马自达6 马自达5 KIA 福瑞迪 斯柯达 明锐 4292*1765*1432 3460*1618*1465 3992*1642*1500 3550*1495*1530 4540*1775*1467 4670*1780*1435 4582*1872*1645 4530*1775*1460 4569*1769*1462 广汽本田 峰范 大众 POLO 中华 骏捷FRV 雪铁龙 震欧 一汽大众 速腾 马自达3 奔驰GLK 上海MG6 北京现代 悦动 4400*1695*1470 3970*1682*1462 4240*1755*1460 3947*1690*1503 4544*1760*1461 4515*1745*1465 4528*1840*1691 4653*1827*1478 4542*1775*1490 一般中小型乘用车长4m左右；宽度主要影响乘坐空间和灵活性，但是车身太宽会降低在市区行走、停泊的方便性，因此对于轿车来说车宽2m是一个公认的上限；车身高度直接影响重心（操控性）和空间，重心过高会导致主动安全性下降，大部分的室内停车场都有高度限制，一般为1.8m；在车长被确定后，轴距是影响乘坐空间最重要的因素，同时在行驶性能方面，长轴距能提高直路巡航的稳定性，但转向灵活性下降，因此在稳定性和灵活性之间必须作出取舍，取得适当的平衡；一般轿车的悬长都不能太短，一来轴矩太长会影响灵活性，二来要考虑机械零件的布局车，车长=前悬+后悬+轴距；轮距直接影响汽车的前后宽度比例，考虑空气动力学，一般轿车的前轮距比后轮略大（相差约10-50mm），即车身前半部比后半部略宽；离地距高低意味着重心高低，影响操控性，一般轿车的最低离地距为130mm-200mm，附合正常道路状况的使用要求。初步绘制电动飞行器长4m，宽2m，高1.7m；质量：2t，不能过重，只得比普通汽车稍重；飞行高度：≤300m，为了避开高楼，缓解如今日益严重的交通压力。而且如若太高，导致空气稀薄，以免驾驶员受到不必要的伤害；速度：≤300km/h ，不能太高也不能太低，以保证实用性；承载：≤2人；行驶距离：300km，续航1.5小时。
2.4 本课题的具体设计内容
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本课题根据电动飞行器的方案的确定，对电动飞行器螺旋桨这一块做出具体的设计方案，主要包括螺旋桨桨叶的设计，螺旋桨的支撑机构，螺旋桨的传动机构，螺旋桨涵道系统的设计以及螺旋桨材料的选择等。并对设计做出最后的校核。
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第3章 电动飞行器螺旋桨的设计
3.1 螺旋桨的总体布置
由于前后车罩各四个螺旋桨,由于飞行器总长为4米，宽为2米，初步给出一个桨叶半径为0.4米，旋转时直径可达0.8米，两个并排总长为1.6米，可暂时设计两个并排的螺旋桨的距离为0.2米，最前端螺旋桨距离前车罩边缘0.1米，最后端螺旋桨距离后车罩边缘0.1米。具体位置如图3-1所示。
如图3-1 螺旋桨安装位置
根据螺旋桨安装在飞行器基体内，所以在构型设计时就无需考虑旋翼与车身的距离。而旋翼系统与电机、传动系统位置的确定：主要根据主加速器形式和自动倾斜器结构及工作工作行程确定发动机轴线与旋翼轴的相互关系，即确定交点位置和发动机轴线与旋翼主轴的夹角。
3.2 螺旋桨桨叶的设计
3.2.1螺旋桨的功率和效率分析 （1）螺旋桨的有效功率?3?
螺旋桨拉力拉着飞机前进，对飞机作功。 每秒种内螺旋桨对飞机所作功的多少，主要是螺旋桨有效功率(可用功率)，用N桨来表示。其大小等于拉力与飞行速度的乘积。由于C?2??n，所以：
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N桨?PC (3-1) 代入数据得N桨?2073.6?2?π?160?=2.08?106?（W）
其中ω是由电动机的功率所决定的 （2）螺旋桨旋转需用功率和功率系数
为了各桨叶的旋转阻力，使螺旋桨按预定转速作等速转动，螺旋桨转动所必需的发动机有效功率，称为螺旋桨旋转需用功率，用N桨需表示。
N桨需???n3D5 (3-2)
式中?一螺旋桨的功率系数，表示桨叶的形状、桨叶角、桨叶迎角、桨叶数目和前进比等对螺旋桨旋转所需功率的影响;?空气密度（千克/米），n螺旋桨转速(转/秒)，D螺旋桨直径(米) （3）螺旋桨效率
螺旋桨是由发动机带动旋转的，螺旋桨的作用是把发动机轴旋转的功率(即发动机有效功率)，转变成为拉飞机前进的功率(即螺旋桨有效功率)。但是，螺旋桨并不能把发动机轴旋转的功率百分之百地转变成拉飞机前进的功率。这是因为螺旋桨在工作时，要向后推动空气和扭转空气，使桨叶产生旋转阻力;对于高速旋转的螺旋桨，还可能要克服高速转动中的波阻等，这些都要消耗一部分发动机功率，螺旋旋桨拉飞机前进的有效功率，总是比发动机有效功率要小。螺旋桨有效功率与发动机有效功率之比，叫螺旋桨效率，用η表示。即
桨
N ??N (3-3)
有效式中:N桨一一螺旋桨有效功率；N有效一一发动机有效功率
螺旋桨等速旋转时，发动机的有效功率与螺旋桨旋转所需功率相等。 固螺旋桨效率等于：
PCCp??n2D4CCpCCp ?===·=·? (3-4)
N桨需?nD????n3D5通过验证得效率为0.91比普通的油用发动机的效率要高很多，所以蓄电池作为电能的输入时值得去考虑的。
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3.2.2 螺旋桨桨叶的构型分析
桨叶的主要结构有大梁、蒙皮、后段件和接头。此外，还有桨尖罩、后缘调整片、前缘包片、平衡配重等。桨叶构型由早期的木质桨叶、混合式结构桨叶，向金属桨叶、金属和复合材料混杂结构桨叶和全复合材料桨叶发展，目前先进的直升机大多采用复合材料桨叶。桨叶的构型主要根据桨叶材料与大梁的形状以及接头形式来区分，进行桨叶构型设计时，要考虑国内桨叶研制的基础和行业的技术积累，合理选择桨叶的构型?4?。
桨叶通常由大梁、接头、后段件及桨尖罩、后缘调整片、前缘包片、平衡配重等零组件组成。根据大梁的形状和成形工艺不同，可分为空心挤压梁桨叶，c形挤压梁桨叶，管梁桨叶和多闭腔组合梁桨叶。本螺旋桨可优选管梁桨叶管梁一般由合金钢或钦合金挤压成形，截面形状根据桨叶整体构型和承力的要求，可以是圆形或椭圆形。钢的强度高，模量、冲击韧性比较好，但比强度、比模量与铝合金不相上下。桨叶的形状如图3-2所示。
（a） （b） （c） （d）
（a）旧式桨叶 （b）普通桨叶 （c）矩形桨叶 （d）马刀型桨叶
图3-2 螺旋桨叶的平面形状
为了增大拉力和提高螺旋桨效率，桨叶的平面形状逐渐改善是中间宽现在使用较多的螺旋桨两头窄其桨叶平形状，高速旋转的螺旋桨，其桨叶有矩形或马刀形桨叶的切面形状与翼型相似，前桨面的弯曲度较大，后桨面的弯曲度较小，相当于机翼的上表面和下表面，桨叶的切面形状又称叶型。结合所设计的电动飞行器综合分析，选取马刀行桨叶。 3.2.3 螺旋桨倾角的设计
桨叶切面的相对气流方向与桨旋方向之间的夹角，成为桨叶角，用?表示，
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