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标题: 关于提高多旋翼在青藏高原飞行性能的设想 [打印本页]

作者: BlueArrow    时间: 2015-7-31 08:19
标题: 关于提高多旋翼在青藏高原飞行性能的设想
之前看纪录片《第三极》,多旋翼在青藏高原的飞行性能不是很理想,在一个海拔很高的湖泊甚至都无法起飞。众所周知,这是由于高海拔地区空气稀薄,导致旋翼效率较低,所能提供的升力较小的缘故。那么,可否通过提高旋翼的转速(提高电机的KV值)来改善其飞行性能呢?

理由如下:由于当前的多旋翼飞行速度普遍不高,所以其空气动力学特性可用不可压缩控制方程来描述,而不可压缩流动的显著特征便是雷诺数相似准则,即只要保证这个无量纲的雷诺数相似,就能使得流动问题所获得的升阻力系数是相同的,对于相同尺寸的飞行器而言也就是升阻力一样了。雷诺数的计算公式是
                                         Re = rho * U * L / nu
其中rho为密度,U为特征速度,L为特征长度,nu为黏性系数。特征速度和特征长度由飞行器本身决定,比较海平面和海拔5000m的大气参数,海平面密度1.225 kg/m^3,粘性1.7894E-5 Pa*s,海拔5000m的密度0.7364 kg/m^3,粘性1.6281E-5 Pa*s,即粘性基本不变,而密度大约下降了一半,于是雷诺数下降了一半,导致了升阻力的急剧下降。那么,如果把转速提高为原来的两倍,则特征速度变为了原来的两倍,则雷诺数就和海平面的持平,升阻力仍旧恢复到原来海平面的值。有效改善了旋翼机在高海拔地区的操作效率,所付出的代价可能是机械磨损加剧了。

有些模友可能会怀疑,用高Kv值得电机把旋翼转速提高一倍,电机带的动么?其实很容易理解,由于密度稀薄的关系,升力下降一半的同时,阻力也下降了一半,那么驱动力几乎是没有变化的。

不知道小弟这个方法可行否,还请各位大牛指点下,呵呵~~

如果真的可行,那对于保护青藏高原这片净土真太有益了。





作者: hongm1212    时间: 2015-7-31 08:35
我觉得不如换桨省事。

作者: BlueArrow    时间: 2015-7-31 08:41
该死,把升阻力系数和升阻力关系搞混淆了。

升阻力系数和升阻力的换算关系如下:
                                        Cl = Fl / (A * rho * U^2 / 2)
                                        Cd = Fd / (A * rho * U^2 / 2)
其中Cl和Cd分别为升力和阻力系数,Fl和Fd分别为升力和阻力,A为迎风面积。鉴于分母是速度的平方,那么Cl和Cd相等,再换算到升阻力Fl和Fd的话,升阻力反而是提高了2倍,电机可能转不动了。

看样子得从升阻力系数和雷诺数关系的图表上换算下才好,保证阻力不变的情况下,适度提高转速,适度提高雷诺数,适度提高升力。



作者: synoman    时间: 2015-7-31 08:50
换四叶桨如何?

作者: 徒步狂人    时间: 2015-7-31 09:05
synoman 发表于 2015-7-31 08:50
换四叶桨如何?

直接增大迎风面积,应该可行


作者: fei6789    时间: 2015-7-31 09:08


作者: BlueArrow    时间: 2015-7-31 09:17
还是模友们厉害,呵呵~

作者: 爵爷    时间: 2015-7-31 09:30
吓死我了..看一楼这计算结果完全拧着来的..我觉得最好的办法是同转速下高海拔可以换大一号的桨

作者: BlueArrow    时间: 2015-7-31 09:36
本帖最后由 BlueArrow 于 2015-7-31 09:38 编辑

换大桨应该比较好些,结构允许的话,呵呵~


作者: zuiaimoxing    时间: 2015-7-31 09:47
学习一下

作者: shanshuimoxing    时间: 2015-7-31 10:40
是不是转速不用增加一倍?因为升力与速度的平方成正比!是不是增加1.414就行啦,哪位试试。

作者: cyk0123    时间: 2015-7-31 11:15
试试呗

作者: 博博爱MAX    时间: 2015-7-31 11:43
很简单 增大kv或者螺距 或者桨径

作者: caosix2    时间: 2015-7-31 15:31



   感觉 是 可行的 。。。

有些模友可能会怀疑,用高Kv值得电机把旋翼转速提高一倍,电机带的动么?

其实很容易理解,由于密度稀薄的关系,升力下降一半的同时,阻力也下降了一半,

那么驱动力几乎是没有变化的。{:1_45:}



作者: caosix2    时间: 2015-7-31 15:37
synoman 发表于 2015-7-31 08:50
换四叶桨如何?

  就是 这个 —— 四桨威力大。
(, 下载次数: 1)


作者: BlueArrow    时间: 2015-7-31 15:39
升阻力 = 0.5 * 升阻力系数 * rho * U^2 * A
假设线性区域,升阻力系数正比于雷诺数
雷诺数 = rho * U * L / nu

推得

升阻力 正比于 (rho*U*L/nu) * rho*U^2*A = rho^2*U^3*L*A/nu
仅考虑转速和密度的情况下
升阻力 正比于 rho^2*U^3

是不是保证 rho^2*U^3 相同就可以了呢?





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