5iMX.com 我爱模型 玩家论坛 ——专业遥控模型和无人机玩家论坛（玩模型就上我爱模型，创始于2003年）
标题: 电直大桨离心力分析 [打印本页]
作者: fly100 时间: 2017-12-21 15:52
标题: 电直大桨离心力分析
本人刚入魔菜鸟一枚，每天业余大部分时间就是逛论坛看看老鸟们的帖子，看帖子的过程中发现有不少关于航模直升机射桨的案例，特别是700级别电直射桨感觉是相当恐怖，处于好奇心的驱使就想在理论上分析一下电直大桨的离心力到底有多大，本人工科男一名虽然大学毕业好多年，毕业后也没从事技术相关工作，但是好歹也是某著名工科大学毕业的（有点吹牛，兄弟们慢点拍砖），底子还是有那么一点点的，好了，废话不多说直接进入主题。
[attach]3546398[/attach]
上图为简化版的直升机主旋翼图片为了简化计算我们假设主桨为细长的形状而且质量是均匀分布的则单位长度的质量为m/l。
离心力的计算公式为
则F=Amr
由于主桨不是一个质点离心力不能直接套用公式计算，这时我们要利用简单的微积分计算。
我们以现在比较常见的亚拓700X为例计算大桨的离心力有多大。假设飞机定速为2100转，使用的为原装碳纤维桨。
其基本参数为L=0.791 l=0.7 n=2100 m=0.19带入公式计算得到
F≈3587牛顿，这个力是相当大了。
假设亚拓700X用的内六角螺栓都是12.9级的螺栓抗拉屈服强度为1200MPa，
12.9级螺栓的实际屈服强度为1200MPa（抗拉强度）×0.9（屈强比）=1080MPa；
亚拓桨夹和横轴的连结用M6螺栓，此螺栓的最大抗拉力为F=1080×3.14×9=30520N，这个力远远大于上面计算的主桨的离心力，故螺栓被直接拉断射桨的可能性微乎其微。
但在实际的飞行中主桨的受力比较复杂，主桨也不完全是刚性的会变形用上述方法计算的离心力应该有一定的误差，但即使有误差其离心力也不可能大过横轴螺栓的抗拉强度。
但是我们也应该看到如果发生射桨事故，另一边的桨如果不能也同时射出去这种情况是相当危险的，300多公斤的偏心力作用在5公斤多点的直升机上后果可想而知。不知道有没有这种一边射桨了一边不射的直升机。
以上就是本菜鸟的一点拙见，请各路高手拍砖指点。
作者: fly100 时间: 2017-12-21 15:57
第一次发带图贴自己回复自己一下，有个图挂了补充一下[img]C:\Users\byx\Desktop[/P5BM$MQNOX4_Q34)]
作者: kdsrjx 时间: 2017-12-21 16:08
楼主厉害，知识就是力量，真的一点都没错。另外请问楼主可以算一下690mm桨2100转时桨尖碰到物体的碰撞力量吗？
作者: 夜的定格 时间: 2017-12-21 16:21
我觉得应该设计一种浆，就算射浆，也不会像子弹一样飞出去的那种浆
作者: 雷子 时间: 2017-12-21 16:25
射桨多半是连接件机械疲劳造成的，所以你理论计算没有任何问题。
作者: zxd089117 时间: 2017-12-21 16:28
直接用动量定理应该能解决吧！
作者: 雷子 时间: 2017-12-21 16:36
桨叶轴受力不单单是离心力，还有周期变距产生的升力，而这个力的方向和大小都是变化的。轴长期受到周期应变外力条件下很容易产生机械疲劳。这才是射桨的最魁祸首。
作者: BlueArrow 时间: 2017-12-21 16:38
本帖最后由 BlueArrow 于 2017-12-21 16:44 编辑
其实主桨一般状况不太容易射，只是时间长了会球头扣飞出来或者主桨打尾管，倒是尾桨转速比较高，稍微一点不平衡就会很严重，好像射得更夸张些。
作者: fly100 时间: 2017-12-21 17:08
kdsrjx 发表于 2017-12-21 16:08 
楼主厉害，知识就是力量，真的一点都没错。另外请问楼主可以算一下690mm桨2100转时桨尖碰到物体的碰撞力量 ...
明天写一篇
作者: 富华 时间: 2017-12-21 17:45
这个算的没有问题的，实际上多数都是桨根被拉断，螺丝拉出的几乎没有
作者: 程思锦 时间: 2017-12-21 18:02
佩服佩服
作者: 纯净星空 时间: 2017-12-21 18:46
其实金属疲劳影响才是最大的，这一点很难计算，因为直升机的动作根本没什么规律和固定的什么载荷以及数据可以参考，尤其一些用台阶螺丝还承受径向力，那么更加容易出问题。
作者: $$$$$$$$ 时间: 2017-12-21 19:19
M6 内六角圆柱头螺钉我的最大拉伸载荷算的有点问题，，不会有30000多牛，应该用螺钉的小径来计算，实际值比计算的还要小一点，螺纹根部的尖角导致应力更大了，最大一万七一万八牛顿。。。
作者: 逍遥龙四 时间: 2017-12-22 00:24
虽然不懂
还是顶一下
作者: 603459991 时间: 2017-12-22 03:52
顶楼主！
作者: 不知不觉爱上你 时间: 2017-12-22 07:08
亚拓专业射尾中联
作者: 醉酒驾车 时间: 2017-12-22 11:34
直升机大桨并不是理想的定轴旋转的物体，在旋转的同时做挥舞，振摆，变距运动，桨根和螺丝受到的弯曲剪切力不可忽视。
作者: Hawk208 时间: 2017-12-22 11:37
唉，都2017年了还能看见“离心力”。。。
惯性参考系哪来的离心力？
作者: Hawk208 时间: 2017-12-22 11:43
关于某牌M6螺丝射桨我以前好像说过的，不想翻旧贴了。
不是拉力把螺丝拉断的，是设计导致的金属疲劳，和应力集中造成的。。
作者: 天穹 时间: 2017-12-22 12:55
为什么要积分呢，离心力不是可以用桨叶重心到转轴距离作为r，F=mv方比r就行了。。。测量一下桨叶重心就好了吧
作者: Hawk208 时间: 2017-12-22 13:08
桨在这里已经不算质点了
作者: 天穹 时间: 2017-12-22 15:23
看这个，一段一段计算离心力等效于物体的重心当成质点来计算
(, 下载次数: 6)
作者: 天穹 时间: 2017-12-22 18:34
Hawk208 发表于 2017-12-22 11:37
唉，都2017年了还能看见“离心力”。。。
惯性参考系哪来的离心力？
工程上用起来方便
作者: hekun0120 时间: 2017-12-22 18:52
搞那多公式，桨尖和桨根比桨尖有配重。同样质量的刀剑由于刀背厚惯性大 ，刀的劈砍性能比剣强的多，这个能不能计算？
作者: Hawk208 时间: 2017-12-23 05:59
。。。。你是对了，我找洞去
作者: xinyun568 时间: 2018-2-8 15:30
主要就是疲劳的原因吧，挺麻烦的
作者: 565572706 时间: 2018-2-9 12:07
天穹 发表于 2017-12-22 15:23
看这个，一段一段计算离心力等效于物体的重心当成质点来计算
啊星，质心定理用的666
作者: 天穹 时间: 2018-2-9 14:45
565572706 发表于 2018-2-9 12:07
啊星，质心定理用的666
dzh
作者: kiki_sdj 时间: 2018-2-9 18:43
主旋翼翼螺栓其实承受的是剪切力，所以只要螺丝够粗几乎不会断裂。但是连接桨夹的横轴螺栓才是保证不射桨的关键。这个螺栓承受的是拉力以及主旋翼的交变应力。所以这个螺栓很容易金属疲劳。尤其是尾中联螺栓往往更容易因为疲劳而射桨。所以建议设计成外丝的横轴加螺母这种形式要比用螺栓的形式要可靠很多。
作者: 性格基因 时间: 2018-2-9 23:18
就差个实际测试了
| 欢迎光临 5iMX.com 我爱模型 玩家论坛 ——专业遥控模型和无人机玩家论坛（玩模型就上我爱模型，创始于2003年） (http://5imx.com./) |
Powered by Discuz! X3.3 |