飞机总体设计- 设计过程及算例 下载本文

巡航最佳转速:n=6800r/min,J=0.7816,?=0.70 螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?CP?n3D5?0.038*1.225*(6800/60)3*(0.254*0.8)5?24.53W

P?lj?17.19?24.55W 0.70巡航扭矩:Q?Ppropn*2??24.55?0.034N?m

(6800/60)*2?【分析:如果想进一步提高效率,则需换桨,因此要准备尽可能多的螺桨作为备选桨。如果选择了效率最高的桨,仍想再提高效率,则需要改进飞机升阻特性。也就是说,一方面改桨,一方面改飞机升升阻特性】

【总结:为什么不能用需用功率、推力反推转速,因为这是一个隐式关系,无法事前确定Ct,Cp】 b.最大飞行速度状态

飞机需用功率:43.4W,飞行速度:28m/s

?由前面的功率-转速-速度表可得出,取转速n=162.5r/s,(9750r/min),前进比为J=0.8480,效率?=0.65,

螺旋桨功率:Pprop?功率校核:

P?CP?n3D5?0.025*1.225*(9750/60)3*(0.254*0.8)5?45.5W<66.8W

P?lj?43.4?66.8W 0.65功率不足。

?取n=175r/s(10500 r/min),前进比为J=0.7874,效率?=0.71

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