Как рассчитать оптимальный диаметр винта, шаг, крутящий момент и коэффициент мощности с учетом требуемой тяги?

это мой первый пост здесь, так что потерпите меня, если это не то место. Я пришел сюда из Stack Overflow, и это показалось мне наиболее подходящим обменом стеков для моего вопроса.

Итак, я строю мультикоптер (предпочтительно квадрокоптер из-за его относительно простой конструкции) в масштабе, который более или менее никогда раньше не производился. Я решил направить все деньги, которые я заработал за лето, в этот проект, и я только начал стадию планирования.

Я вычислил, что мне нужно около 2500 ньютонов тяги: достаточно, чтобы переместить 180 кг (около 80 кг для человека и 100 кг для электроники, может быть, больше) со скоростью на ~4,5 м/с^2 больше, чем стандартная гравитация— Всего 13,888 м/с^2, если быть точным. Мне потребуется примерно 750 ньютонов максимального усилия на каждый ротор, так как мой опыт создания и кодирования (с нуля) контроллера полета Arduino научил меня тому, что верхние двигатели часто должны работать намного усерднее во время движения и движения, чем в стандартном xрежиме z. yвысота.

Некоторые другие примечания:

  1. Я почти уверен, что π * диаметр в см * об/мин / 6000 должно быть <340,29 (Мах I). Может быть, я должен использовать турбовентилятор? Особенно, учитывая следующее замечание...
  2. Диаметр роторов не должен превышать 30 см для удобства. IOW, он не может быть слишком большим, иначе было бы хлопотно тащить его с собой.
    1. Источником топлива (будем надеяться) будут батареи, скорее всего, массив LiPo-ячеек, соединенных последовательно и параллельно (вероятно, что-то вроде 10x10), каждая ячейка содержит около 10 000 мАч.

Я изо всех сил пытаюсь продолжить с этого момента. У меня нет ни малейшего представления о том, как выбрать конструкцию реквизита, наиболее эффективную для этого проекта. Мой вопрос к авиации таков:

Учитывая требуемую максимальную устойчивую тягу в 750 ньютонов, массу около 180 кг и предположение о том, что максимальная скорость корабля достаточно мала, сопротивление воздуха и другое сопротивление практически не имеют значения...

Как мне рассчитать оптимальный диаметр винта, шаг, Kp (коэффициент мощности), Kt (коэффициент крутящего момента), а также оптимальное количество лопастей и оптимальный материал изготовления? Или ТРДД будет оптимальнее?

Я не удивлюсь, если вашей первой мыслью будет что-то вроде «это нелепо». Некоторые могут даже заподозрить меня в том, что я тролль. Уверяю вас, я очень привержен этому проекту. Мой полетный контроллер невероятно стабилен, и я считаю, что было бы целесообразно проверить его возможности на сборке, которая является более тяжелой, мощной и тяжелой, чем большинство когда-либо созданных мультикоптеров.

Не могли бы вы, ребята, указать мне правильное направление?

Вы смотрели готовый реквизит? Наверное, это было бы намного проще.
Вы видели этот ответ?

Ответы (1)

Как мне рассчитать оптимальный диаметр винта, шаг, Kp (коэффициент мощности), Kt (коэффициент крутящего момента), а также оптимальное количество лопастей и оптимальный материал изготовления? Или ТРДД будет оптимальнее?

  • Оптимальный диаметр опор прост: самый большой, который вы можете разместить = 30 см. Площадь диска A = 0,07 м 2
  • Оптимальное количество лопастей: как можно меньше, начнем с 2.
  • Используйте воздуховодные роторы для более вертикального выравнивания наконечников ротора.
  • Квадрокоптер имеет горизонтальные роторы. Скорость наконечника не должна превышать 0,8M = 270 м/с, что соответствует Ом = 570 рад/с = 5520 об/мин
  • У нас есть диаметр винта, число оборотов в минуту и ​​тяга, теперь нам нужно определить мощность P и крутящий момент Q для привода винта. Мы сделаем это, используя расширенную теорию импульса для парения, как в этом ответе.

От Лейшмана см. связанный ответ

Для ротора с коэффициентом прочности о = 0,1, коэффициент тяги С Т максимум 0,01, возьмем запас прочности 20% и возьмем 0,008. Тогда максимальная тяга для этого ротора составит:

Т "=" С Т ⋅ р А ( Ом р ) 2 "=" 0,008 ⋅ 1,225 ⋅ 0,07 ⋅ 270 2 "=" 50 Н

Нам нужно в 15 раз больше этой тяги! Для проверки значения С Т есть еще один график в Лейшмане, который относится С Т с углом наклона лопасти. Оказывается, что о = 0,01 при угле наклона лопасти около 12 градусов, мы не можем подняться намного выше этого значения. Мы также не можем увеличить скорость наконечника, наш единственный выбор - это площадь диска.

введите описание изображения здесь

А "=" Т р ⋅ С Т ⋅ ( Ом р ) 2 "=" 750 1,225 ⋅ 0,008 ⋅ 270 2 "=" 1,05 м 2

Вам потребуется четыре ротора диаметром 1,2 м с коэффициентом прочности 0,1. С С Т 0,008, мы находим соответствующее С п 0,0007, что приводит к

п "=" С п ⋅ р А ( Ом р ) 3 "=" 0,0007 ⋅ 1,225 ⋅ 1,05 ⋅ 270 3 "=" 17,7 к Вт

Это очень полезный ответ и для тех, кто собирается построить мультикоптер с виртуальным человеком для авиасимулятора, спасибо...
Как рассчитать оптимальный диаметр винта, шаг, крутящий момент и коэффициент мощности с учетом требуемой тяги?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v