来自 科技 2020-04-09 17:46 的文章

决定旋翼机发动机最小所需功率

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决定旋翼机发动机最小所需功率P的因素有:

决定旋翼机发动机最小所需功率

1、全机最大升阻比K 2、全机起飞重量G 3、变速机构的效N1 4、海拔高度H 5、平飞速度V 6、螺旋桨的效率N2

假设旋翼机是在零海拔高度平飞,旋翼机最小所需功率P一定是在全机最大升阻比,也就是以有利速度V飞行,旋翼机的最大升阻比K一般在4左右,此时所需功率P可以表达为:

P= G*V/k。

这是旋翼机平飞所需功率,还不是发动机发出的功率,发动机发出的功率要转化成旋翼机所需的功率,还要经过变速机构和螺旋桨,还会有功率损耗。变速机构的效率N1一般在95%左右,螺旋桨的效率N2能够在80%就很不错了,所以所需发动机的功率为:

P= G*V/(k*N1*N2 )。

这个功率就是发动机所需的最小功率吗?还不是!用这个功率旋翼机是飞不起来的,旋翼机起飞时所需功率远大于在有利速度平飞时的功率,因为此时全机升阻比K很差、定距螺旋桨的效率此时会更低,旋翼机起飞时所需功率要比有利速度平飞时的功率大2倍以上。此时发动机的功率为:

P=2* G*V/(k*N1*N2 )

这个起飞时的功率P就是发动机最小所需功率!虽不精确,但比瞎蒙靠谱,也更接近真实!

决定旋翼机发动机最小所需功率

用这个发出最大功率P的发动机好不好呢?不好!因为你虽然全油门很吃力地飞起来了,你不可能一直保持有利速度平飞,你要做爬升、盘旋、转弯等机动飞行,那都要额外付出一些功率,所以你的发动机基本是在大油门状态,这可不是明智的选择!小功率看起来很牛,但在空中的表现很糟糕!

用小功率的发动机飞好旋翼机的途径有没有?有!途径有两个,一个是降低起飞重量,也就是让你的旋翼机尽可能轻巧,更简单的办法是----减肥!

第二个是让你的螺旋桨的效率提高,这可并不简单,起码你要很明白螺旋桨的原理,还有它与发动机的匹配技术,知识、精力、资金一个都不能少! 不要只盯着螺旋桨推力,要看螺旋桨的输出效率,推力是输出效率的结果。

给旋翼机加个很流线的壳提高全机升阻比K行吗?不显著!旋翼机不是固定翼,去看看那些很流线的旋翼机,它的最大升阻比K比你的“铁架子”旋翼机强不了多少,原因另谈。

给个小结:旋翼机的重量影响你的起飞速度,发动机功率不影响你的起飞速度,但影响你的最大速度。

那为什么还有很多旋翼机加壳、加罩呢?这是商业需求和客户舒适要求,它的主要目的不是为了降低发动机功率 !我们爱好者DIY旋翼机的基本诉求应该是:重量轻巧、安装拆卸快捷、 运输方便、娱乐性强。

还没说海拔高度呢,刚才说的是零海拔高度旋翼机发动机功率,发动机的输出功率是随高度的增加而降低,基本规律是:零海拔是1的话,1000米时只有88%、2000米时只有78%、3000米时只有68%,很好记吧!

决定旋翼机发动机最小所需功率

随着海拔高度的增加,发动机输出功率下降了,空气密度也变小了,起飞速度提高了。旋翼机的气动性能本身并不高,在低海拔还能飞的,此时就很吃力了,除非你的发动机剩余功率很大,或起飞重量减小。 旋翼机的“恐高症”相比固定翼更明显。

这次在海拔1500米赤峰飞行的旋翼机就很说明海拔高度的影响 , ELA敞开式座舱旋翼机因为有涡轮增压所以表现不俗,calidus和徐斌的旋翼机就要吃力些,虽然calidus全封闭座舱很流线 ,但之前已说流线的机身用在旋翼机上对最大升阻比K贡献不显著,徐斌的旋翼机是占了整机重量轻、人也轻的大便宜。所以说起飞重量对我们DIY的旋翼机很重要,它直接影响你选择发动机的余地。

实例计算:旋翼机空重110公斤 驾驶员重70公斤 燃油10公斤 平飞有利速度20米/秒

P=2* G*V/(k*N1*N2 )=2*190*20 /(4*0.95*0.8)=2500公斤米 /秒

也就是2500/75=33.33马力

在零海拔按照上述条件,34马力的发动机就可以勉强飞,但为了飞行机动性还是要选择富余功率多些的发动机!

如果空机重80公斤,上述条件不变,28马力的发动机也可以勉强飞。

如果用能发出50马力的发动机在低海拔飞不好你的单座“铁架子”旋翼机,

可真赖不着无辜的发动机。

来源:原创 牛春来 人类之翼

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