一種無人機旋翼設計方法

項松 趙倫 陳虹霖 陳剛 趙為平 王艷冰

摘要：為了提高多旋翼無人機的航時，本文提出了一種無人機旋翼設計方法。該方法根據給定的爬升速度、旋翼轉速、拉力、旋翼直徑、槳葉數、翼型，能夠計算出最大力效旋翼的幾何特性，包括弦長分布、槳葉角分布。利用該方法設計了某型無人機的旋翼，得到了槳葉角和弦長沿徑向的分布。制作了旋翼模型，并且開展了旋翼臺架試驗。在不同轉速下，測量出拉力、扭矩、功率、力效等參數，根據計算出的旋翼數據建模，采用多重參考系模型進行氣動性能計算。經驗證，試驗結果與計算吻合，并且旋翼具有較高力效。

關鍵詞：無人機；旋翼；設計方法；拉力；力效

中圖分類號：V211.44文獻標識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2022.04.001

基金項目：遼寧省教育廳重點攻關和服務地方項目（JYT19004，JYT19022，JYT2020161，JYT2020162）

20世紀30年代，英國研制出第一架可復用無人機“蜂王”，開啟了無人機研制的先河。經過近90年的發展，無人機已經成為一類專門的飛行器。無人機具有成本低、機動性好、使用方便等優點。在軍事領域，無人機成為新型的武器平臺，可以執行武裝巡邏、電子干擾、偵察監視、對地攻擊、通信中繼、目標定位和攻擊評估等任務。在民用領域，無人機具有航空拍攝、農業植保、航空物流、交通監控、地貌測量和救災防火等用途。旋翼無人機采用旋翼產生拉力，為了提高無人機的航時，必須設計出高效率的旋翼。

旋翼槳葉氣動設計采用的基本理論包括動量理論、葉素理論和渦流理論。國內外很多學者開展了旋翼的氣動設計與性能分析研究。……