关于提高多旋翼在青藏高原飞行性能的设想

BlueArrow

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。

hongm1212

我觉得不如换桨省事。

BlueArrow

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。

synoman

换四叶桨如何？

徒步狂人

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

fei6789

BlueArrow

还是模友们厉害，呵呵~

爵爷

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

BlueArrow

换大桨应该比较好些，结构允许的话，呵呵~

zuiaimoxing

学习一下

shanshuimoxing

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。

cyk0123

试试呗

博博爱MAX

很简单 增大kv或者螺距 或者桨径

caosix2

   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:}

caosix2

synoman 发表于 2015-7-31 08:50
换四叶桨如何？

  就是 这个 —— 四桨威力大。

BlueArrow

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？