申请/专利权人：中国人民解放军陆军指挥学院

申请日：2024-05-29

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118246157A

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15;G06T17/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明公开了一种旋翼无人机的三维桨叶设计方法，首先采用椭圆内切半径弧角交汇法设计翼型曲线，再对翼型曲线进行O型结构化网格划分，根据升阻比曲线选择最佳翼型曲线；然后根据最佳翼型曲线初步设计了旋翼模型并机加工了一种尺寸确定的旋翼；接着对旋翼模型进行扭转角优化得到最佳扭转角；接着对多种桨叶长度尺寸进行拉力仿真，结合电机选型筛选出最佳桨叶长度；最后考虑空间利用率和最大合升力的影响因素，对共轴双旋翼的桨距进行优化，最终完成整个旋翼设计。

主权项：1.一种旋翼无人机的旋翼设计方法，其特征在于：包括如下步骤：Step1：根据包括翼弦长度、最大翼型厚度、最大翼型厚度位置和翼型弯度在内的要求，设计若干条翼型曲线；Step2：从Step1生成的若干翼型曲线中选取若干翼型曲线，对选区的翼型曲线进行翼型表面网格的划分，根据设定的马赫数、雷诺数、攻角取值范围及步长，计算选取的若干翼型曲线在不同攻角下的升阻比，得到升阻比曲线，选取攻角取值范围内升阻比最大且具备最大攻角范围的翼型曲线作为最佳翼型曲线；Step3：基于最佳翼型曲线设计旋翼，并使用叶片单元理论MBET和动量理论MT初步评价旋翼的空气动力学性能；Step4：基于最佳翼型曲线，在桨叶长度尺寸范围内选取一个中间尺寸，结合扭转角、桨盘直径和有效桨根截面与桨尖截面的缩放比的范围设计原型桨叶模型，切除原型桨叶模型的桨根部分形成简化桨叶模型；Step5：保持桨盘直径、有效桨根截面与桨尖截面的缩放比不变，在设定扭转角范围和电机转速范围内，根据步长调整扭转角和电机转速来改变工况，采用简化桨叶模型建立每一种工况下的旋翼模型并进行网格化显示；Step6：对各种工况下的三维旋翼模型进行程序化计算，提取翼型表面合升力的数值，得到不同电机转速下扭转角与合升力的关系曲线；对不同电机转速下扭转角与合升力的关系曲线进行分区：在A区，随着扭转角的增大，合升力逐渐增大；在B区，随着扭转角的增大，合升力的增涨幅度变缓；在C区，随着扭转角的增大，合升力有所下降；将A区结束时扭转角的值最为最佳扭转角；Step7：基于最佳扭转角，对桨叶长度尺寸进行等比例缩放，构建待选桨叶长度的简化桨叶模型，采用简化桨叶模型进行拉力仿真获得不同桨叶长度的桨叶在最佳扭转角下的电机转速-拉力曲线，综合考虑电机转速-拉力曲线以及电机选型筛选出最佳桨叶长度；Step8：结合电机转速-拉力曲线和空间利用率，选择满足无人机悬停要求的桨距。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军陆军指挥学院 一种旋翼无人机的三维桨叶设计方法

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