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标题: 谈谈共轴双桨为何效率会低一些 [打印本页]
作者: jamo01    时间: 2013-12-7 00:40
标题: 谈谈共轴双桨为何效率会低一些
看到最近有许多讨论共轴双桨效率的帖子，我想从最简单的物理原理来谈一谈。
首先请大家想一想，一个物体保持在一定高度不动需要消耗能量来维持吗？一个飞行器悬停在一定的高度时本身既没有增加动能，也没有增加势能，需要消耗多大能量维持悬停呢？如果是外星飞碟反重力悬停，能量消耗为0，地球人嘛就只能靠向下气流的反推力来维持飞行器的悬停，并消耗能量，消耗的能量与气流的质量成正比、气流速度的平方成正比，而悬停只依赖气流的反作用力，不在与气流的速度，增加流量降低流速就可以减小能量消耗，能量可以减到多少呢，理论上是可以无限接近0，实际悬停力效最高的是人力直升机，200w的功率可以让100kg的直升机悬停，力效是500g/w，大家可以查下相关图像和视频看看是如何做到的。
说了这么多废话，在回头想下共轴双桨和平铺双桨力效孰高孰低就不难判断了吧。


作者: yesongjie    时间: 2013-12-7 01:03
太深奥了，真的不懂，哈哈
作者: 快活老高    时间: 2013-12-7 05:47
你还是没说清楚你的推论。
另外我很好奇你的200w的功率是怎么来的？那架人力直升机悬停50秒，也就是说这个飞手在50秒内的爆发功率支撑了这次悬停，怎么可能才有200w，一个训练有素的运动员，可以爆发出3000w的瞬间功率，短时内保持1000w没问题，那个200w也就是普通人平时的功率了。
作者: 快活老高    时间: 2013-12-7 07:20
伙计，旋翼飞行器的效率怎么不能考虑速度呢？
传统物理和相对论的最大区别就是速度。
E=MC*C，速度对能量的贡献更大点吧
作者: DKY    时间: 2013-12-7 08:13
老高有理
作者: lidayan7410    时间: 2013-12-7 09:09
老高有理
作者: 肚肚狼    时间: 2013-12-7 13:15
上面那只桨产生一个向下的气流！
下面那只桨，在此基础上，给这个向下的气流进一步加速！同时上浆的气流也会部分穿过下桨的缝隙！
所以，共轴双桨并不是两只桨的功率相加，在减去干扰那么简单！
作者: 肚肚狼    时间: 2013-12-7 13:18
以模友们现有的能力和条件，很难计算出 准确的效率 来！
我们需要一个比较严谨的实验来证明！
作者: beretcn    时间: 2013-12-7 15:05
我现在在想的是另一个问题
其实我觉得，下桨比上浆的螺距大一点，更好
悬停的状态下，上浆那就是在悬停状态，没问题，此时的电机参数和桨参数可能很合适
但是因为有向下的高速气流，下桨其实相当于高速上升的（其实是非常高速）的状态下工作，那么还用跟上浆一样的电机和桨，可能就不那么合适了
作者: jamo01    时间: 2013-12-7 20:44
快活老高 发表于 2013-12-7 07:20
伙计，旋翼飞行器的效率怎么不能考虑速度呢？
传统物理和相对论的最大区别就是速度。
E=MC*C，速度对能量 ...

悬停靠的是螺旋桨扇动空气的反作用力来托住飞行器，而向下打出气流的能量耗散到空气中白白浪费了，气流的功率是螺旋桨推动空气的力与气流速度的乘积，螺旋桨推动空气的力的反作用力就是托起飞行器悬停的力，很明显如果能降低气流的速度、保持推力就能减小功率。上下重叠的桨明显是加快气流的速度，浪费能量的。

作者: 快活老高    时间: 2013-12-7 21:15
jamo01 发表于 2013-12-7 20:44
悬停靠的是螺旋桨扇动空气的反作用力来托住飞行器，而向下打出气流的能量耗散到空气中白白浪费了，气流的 ...

伙计，我还是不能同意你的观点，直升机的螺旋桨是为了向下排出空气以获得升力，早期螺旋桨飞机是向后排出空气获得推力，当螺旋桨速度在也提高不上去时，喷气式来了。
低转速时为了使用大浆，大浆在高转速时浆尖会失速而降低效率，极端情况是很多小浆重叠在一起而构成了涡轮发动机，它获取的高速气流功率远高于螺旋桨。

作者: jamo01    时间: 2013-12-7 22:02
快活老高 发表于 2013-12-7 21:15
伙计，我还是不能同意你的观点，直升机的螺旋桨是为了向下排出空气以获得升力，早期螺旋桨飞机是向后排出 ...

大哥，悬停和水平飞行有本质区别的哦。悬停时飞行器速度为0，位置不动，消耗的能量全部去加速空气了，所以要减少能量消耗就要减慢空气流速。
水平飞行如果是为了提高速度而不计较能耗效率可以用涡喷，但涡喷的高温高速喷流携带了大量能量浪费掉了，造成涡喷油耗高效率低，所以现代飞机都改用涡扇了，  就是要把喷气的流速降下来，减少油耗提高效率，但还是不如涡桨效率高啊。。。。



作者: 快活老高    时间: 2013-12-7 22:10
jamo01 发表于 2013-12-7 22:02
大哥，悬停和水平飞行有本质区别的哦。悬停时飞行器速度为0，位置不动，消耗的能量全部去加速空气了，所以 ...

水平和垂直加速空气获取反作用力的原理都是一样的，大浆是为了获取较大的桨叶有效面积，高速是为了获得更高的空气流速，排出空气的质量得到的是力，涡扇难道不是浆？喷气式可以获得更高的功率，更高的速度，那就是更高的力
作者: jamo01    时间: 2013-12-8 19:01
"喷气式可以获得更高的功率，更高的速度，那就是更高的力",yes
but, 大流量、低流速可以获得一样高的推理，却更省电（油）
作者: 走伙如模    时间: 2013-12-8 21:46
华山论剑,论坛争峰.越辩越明,无谓英雄!
作者: kmani    时间: 2013-12-8 22:52
楼主悟性很棒！
作者: lhy564    时间: 2013-12-9 10:49
两者说法都是对的！希望能在两者之间找到一个平衡点！
作者: 收容所    时间: 2013-12-9 11:23
真理越辩越明，最好有好心人建模实测
作者: 同类    时间: 2013-12-9 12:13
鄙人也发一言，我不是什么专业的人，就依赖玩模型的经验来讲，同样型号不同kv的电机，必然是低kv大桨航时长，这个应该就是楼主说的降低空气流速，效率高。
咱们以玩电动为主，就不去谈什么涡喷之类的东西，但是模仿涡喷性质的涵道是出了名的电老虎，虽然他可以喷出很大的力 可以获得很高的速度，但效率是公认的低。
而上下浆结构的多轴，我比较赞同9楼兄弟的说法，但具体我说不出所以然，还希望大家不要停留在理论，自己动手 ，用同样的设备，测试普通布局的八轴和x8结构那个悬停时间更长，那个效率更高，我目前却是更看好普通布局。
作者: taifengdada    时间: 2013-12-9 12:25
我就知道一个硬道理。目前世界上最快的直升机是共轴的。上下桨的间距还很小。。。这是为什么呢？？
作者: 客栈    时间: 2013-12-9 12:37
谁试过用拉马的共轴机构放大弄成直升机的吗？？？

作者: butterfly001    时间: 2014-5-22 15:12



楼主英明，楼主想表明托起同样中的物体，只要满足单位时间内向下推动的空气质量与物体所受质量相当即可；螺旋桨的大小是个决定因素，螺旋桨越大，所需转速越低；如果螺旋桨无限大，那转速可以趋近于0；用我们模友具有经验和数据已经可以知道，选择低KV大桨的模式，可以取得更高的效率（力效 g/w）。

7楼的高人也道明了共轴双桨的效率问题的根源：效率减少部分来自于下层浆叶对上层气流的阻挡，所以它始终达不到平铺的效率（前提是相同电机相同大小的桨）。



作者: lzgbdd119    时间: 2014-5-22 16:51
butterfly001 发表于 2014-5-22 15:12
楼主英明，楼主想表明托起同样中的物体，只要满足单位时间内向下推动的空气质量与物体所受质量相当即可 ...

除了因为下层桨对上层桨气流的阻挡以外，有没有可能是因为上层桨的下洗气流与下层桨之间的相对速度较低而造成了效率的降低？如果把上层桨的桨叶上沿的空气速度看做0的话，那么在上层桨的下沿，空气的速度被加速到峰值，这个时候，由于空气被加速过，下层桨上沿的空气相对速度降低导致下层桨对空气的加速效果达不到最大值。请各位前辈指教。

作者: zhuyuchaobob    时间: 2014-5-22 19:16
快活老高 发表于 2013-12-7 07:20
伙计，旋翼飞行器的效率怎么不能考虑速度呢？
传统物理和相对论的最大区别就是速度。
E=MC*C，速度对能量 ...

你逗我，靠腿吃饭的环法选手最高功率1800w还是瞬时功率

作者: 随波逐浪    时间: 2014-5-22 20:56
标题: RE: 谈谈共轴双桨为何效率会低一些
lzgbdd119 发表于 2014-5-22 16:51
除了因为下层桨对上层桨气流的阻挡以外，有没有可能是因为上层桨的下洗气流与下层桨之间的相对速度较低而 ...

这位模友的说法我比较赞同，我觉得要是下层桨的螺距大于上层桨的螺距，效率应该高些
作者: 车轮履带    时间: 2014-5-22 21:15
楼上的共轴的应该还有个推进螺旋桨吧！
作者: tansongb    时间: 2014-5-22 21:22
你真的懂吗？还是你讲的太深奥或者说太超前了我听不懂？
作者: tansongb    时间: 2014-5-22 21:38
本帖最后由 tansongb 于 2014-5-22 21:39 编辑

没有什么说共桨的效率会低，不一定的.........就看你会不会配，反正我现在用的X8（12寸桨，电机接近1000KV）比和我一起玩用的T810（天蝎星电机，15寸碳桨）效率高了一半，低KV大桨，空气流量大，速度低，乍一看脑门一拍，好像是效率高，但不是这样的.....比如说桨大了会重会有很大的力矩，精确变速也会困难，功率会变大，在低速状态大空气流量风力方向会逸散，造成浪费，且在相同拉力下其功率其实并不会低，共桨的下层桨你好好思考好好利用一下效率是可以变得很高的，更关键是和上层间还有其他所有桨叶的配合，原因是有很多的，你表面看到的不一定是对的...............打字不好打.....我就说到这了，自行思考

作者: lb500    时间: 2014-5-27 10:12
tansongb 发表于 2014-5-22 21:38
没有什么说共桨的效率会低，不一定的.........就看你会不会配，反正我现在用的X8（12寸桨，电机接近1000KV ...

1000KV的X8，多重多大电池飞多长时间啊？


作者: 冬日之雪    时间: 2014-5-27 10:30
tansongb 发表于 2014-5-22 21:38
没有什么说共桨的效率会低，不一定的.........就看你会不会配，反正我现在用的X8（12寸桨，电机接近1000KV ...

你是什么电机？飞的时候T810起飞重量和电池差不多？我也是X8，4110电机，15寸桨，起飞重量6公斤，6S10000的电池，但飞到3.75的时候只能飞9分钟。。。

作者: tansongb    时间: 2014-5-28 22:33
冬日之雪 发表于 2014-5-27 10:30
你是什么电机？飞的时候T810起飞重量和电池差不多？我也是X8，4110电机，15寸桨，起飞重量6公斤，6S1000 ...

T810本身太重了，你也没跟我说电机KV值，估计是340吧，用的是什么桨，桨叶和电机的配合很重要，我花了好几天来做动平衡，对了，共桨的动平衡是需要上下层互相配合的，先做静平衡在做动平衡，会比较好做（震动是会浪费掉很多能量的），还有电池需要选择一下，可能和你的机器不是很合适，便宜的国产碳桨很糟糕，虽然便宜但是实际上性价比很低的，你可以试试OXAR的木桨，不过不一定合适

作者: 冬日之雪    时间: 2014-5-29 09:08
tansongb 发表于 2014-5-28 22:33
T810本身太重了，你也没跟我说电机KV值，估计是340吧，用的是什么桨，桨叶和电机的配合很重要，我花了好 ...

我的电机是朗宇4110S，400KV，6S10000毫安的格式电池，机架是自己做的，空机架重量870克，800轴距，30mm机臂，电调铂金30A的，桨是上层1540木桨，下层1570木桨，飞机起飞重量5.98公斤，飞行实际飞行时间9分钟样子，降落后电压3.73V每片，求指教了，很喜欢X8但是这个飞行时间不满意啊，没飞过八轴，不知道八轴这个重量和动力配置的情况下飞行时间多少。

作者: mx牛模王    时间: 2014-5-29 10:13
本帖最后由 mx牛模王 于 2014-5-29 10:16 编辑

按降落伞来说，肯定伞越大降的越慢，也就是说重力相当于动力，阻力相当于升力，重力不变的情况下，阻力越大效率越高，等于动动力不变，得到的升力越大，就等于效率越高，是啊，这好好像是废话，哈哈，那这么说，两个降落伞上下两层，会不会降得慢呢，不一定，因为下层伞已经将气流拉动下向运动了，上伞在一个向下的气流里，还会有升力（阻力）吗。

桨和机翼工作原理不是一个道理吗，只是一个转一个向前切，肯定翼面积越大效率越高。

所以重叠桨肯定不如单层桨，因为下面那个桨吃到了上桨的气流啊。

但是解决这问题，可以桨两桨靠近，理想状态如同一个四叶桨在一个平面运转，那就不存在吃气流的问题了，所以两个桨能无限接近，效率就会明显提高，离的越远，就效率低。

上面是只讲效率，综合来看8轴和X8, X8虽然气动效率低了，做总体重量轻了，所以功重比效率高了，从稳定来讲，还是8轴好点，X8便携，而总体效率来说，因做工不同，而差别较大，因为X8现实将两桨贴在一运转，虽有先例，但不易实现

单说哪个效率高，肯定单桨效率高，独叶桨效率比双叶更高


作者: tansongb    时间: 2014-5-29 13:38
标题: RE: 谈谈共轴双桨为何效率会低一些
冬日之雪 发表于 2014-5-29 09:08
我的电机是朗宇4110S，400KV，6S10000毫安的格式电池，机架是自己做的，空机架重量870克，800轴距，30mm ...

感觉选择4110不是很正确，你的起飞重量只有5kg多而8发的4110起飞重量应当是8kg了这个重量下4108优势比较大它一个电机轻了快40g，我的上层比下层kv高了150，功率也高一些，基本上是模仿轴流式压气机做的选择，另外我感觉这个轴距带15的浆浪费了点，轴距缩小了，管子还可以再细些的，注意别买到玻碳的，比强度简直不忍直视，我的只能做参考，不一定是对的，木桨需要很好的动平衡才能有过得去效率，另外我就挑不出刺了
作者: tansongb    时间: 2014-5-29 13:38
标题: RE: 谈谈共轴双桨为何效率会低一些
冬日之雪 发表于 2014-5-29 09:08
我的电机是朗宇4110S，400KV，6S10000毫安的格式电池，机架是自己做的，空机架重量870克，800轴距，30mm ...

感觉选择4110不是很正确，你的起飞重量只有5kg多而8发的4110起飞重量应当是8kg了这个重量下4108优势比较大它一个电机轻了快40g，我的上层比下层kv高了150，功率也高一些，基本上是模仿轴流式压气机做的选择，另外我感觉这个轴距带15的浆浪费了点，轴距缩小了，管子还可以再细些的，注意别买到玻碳的，比强度简直不忍直视，我的只能做参考，不一定是对的，木桨需要很好的动平衡才能有过得去效率，另外我就挑不出刺了
作者: zhuming0481    时间: 2014-5-29 14:21
taifengdada 发表于 2013-12-9 12:25
我就知道一个硬道理。目前世界上最快的直升机是共轴的。上下桨的间距还很小。。。这是为什么呢？？

共轴双桨是为了在不加大桨大小的前提下提高推力，既然这个直升机是要速度快，在螺旋桨尺寸不能太大的情况下，肯定是共轴双桨推力大。

作者: zhuming0481    时间: 2014-5-29 14:25
tansongb 发表于 2014-5-22 21:38
没有什么说共桨的效率会低，不一定的.........就看你会不会配，反正我现在用的X8（12寸桨，电机接近1000KV ...

你这个根本没有可比性，电机和桨尺寸都不一样。 如果相同桨相同电机X6和Y6肯定是X6的效率高，已经有人做过共轴双桨和平铺的实验了，共轴要比平铺效率低20%


作者: fryefryefrye    时间: 2014-5-29 15:04



双桨平铺开来，和重叠起俩面积不一样。
在获得相同的升力的情况下，共轴桨需要更高的气流速度。

一般来说，速度越高，效率越低。

作者: jason_ku    时间: 2014-5-29 17:33
冬日之雪 发表于 2014-5-29 09:08
我的电机是朗宇4110S，400KV，6S10000毫安的格式电池，机架是自己做的，空机架重量870克，800轴距，30mm ...

減重吧。。。。我都是diy x8,30mm 機臂，700mm 軸距，4110s 400kv 電機，鉑金電調，1365 碳槳，4.6kg 起飛， 6s 8000電， 20分鐘無問題
估計木槳，加上機重，令留空時間變短

作者: pk125    时间: 2014-5-29 19:07
都是纸上谈兵，实践才是检验真理的唯一标准~
作者: 勋少    时间: 2014-5-29 23:44
围观 精彩 学到了

来自苹果客户端
作者: titi18160    时间: 2014-5-30 04:23
简单一些。解释。

气密性不一样。 两桨共轴。下电机旋翼吸气密度。和上电机的不一样。效率弱于上电机

平铺的可以保证都在一样的大气密度下运转。当然效率会高。好像在低海拔地区和高原飞。有区别。一样的道理
作者: yoyoeve    时间: 2014-7-16 17:47
大家都关心 地球人部分的理论,我倒挺关心外星人的 反重力悬停,根据爱因斯坦的 理论,反重力必须要有速度,卫星就算悬停,但是 如果想悬停在 地球的空中,而且相对地球没有速度,那就神奇了,我觉得 在那个反重力外星飞船里面,时间相对于地球一定是不一样的,或者快或者慢,有人看得懂么
作者: hxdq888    时间: 2018-11-29 16:32
我组的H680  用2212电机  10寸桨  3400的电池就飞8分钟  飞控PIX  X8模式  起飞重量1.85千克。你们的都是起飞重量多少能飞几分钟？
作者: line    时间: 2018-11-29 17:00
我最近也是在苦恼Y6的续航，刚好看到各位大神在讨论！顺便报上我的配置，请大家帮忙分析一下。我是自组的Y6,680轴距，A2飞控、大疆4114电机、大疆1552折叠桨、大疆H3-3D狗云台、黑狗3+、大疆图传、大疆IOSD MARKII、好盈铂金30A电调。用达普6S 5200电池能飞11分钟左右。上个月脑子一热就把这个Y6给改了一下，装了A3飞控+lightbridge2+X3云台相机，点击电调都没变。还是用的达普6S5200电池，没想到只能飞3分多钟了.........！换了1760浆勉强飞到5分钟。换了格式4S10000电池，也是只能飞5分钟！实在是搞不懂了。



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