螺旋桨无人机飞行原理

螺旋桨是利用空气动力学原理进行飞行的推进装置,它通常由多个叶片组成,叶片绕中心轴旋转时会产生气流,从而产生向前的推力。螺旋桨的叶片形状、角度和螺距等参数都会影响其推力大小和效率。

当螺旋桨旋转时,叶片会对空气施加一个作用力,这个作用力会使空气产生一个反作用力,从而推动螺旋桨和其搭载的飞行器向前飞行。螺旋桨的叶片绕中心轴旋转时,会将前方的空气向后推动,同时在叶片后方形成一个低压区域,从而吸引更多的空气向前流动。这个气流的速度和压力会随着螺旋桨转速的增加而增加,从而产生更大的推力。

螺旋桨是一个旋转的翼面,螺旋桨产生的升力大小依赖于桨叶的形态、螺旋桨叶迎角和发动机的转速。螺旋桨叶本身是扭转的,桨叶角从毂轴到叶尖是变化的。最大安装角在毂轴处,而最小安装角在叶尖。

螺旋桨叶扭转的原因是为了从毂轴到叶尖产生一致的升力。当桨叶旋转时,桨叶的不同部分有不同的实际速度。桨尖线速度比靠近毂轴部位的要快,从毂轴到叶尖安装角的变化和线速度的相应变化能够在桨叶长度上产生一致的升力。如果螺旋桨叶设计成在整个长度上它的安装角相同,那么效率会非常低,因为随着空速的增加,靠近毂轴附近的部分会有负迎角,而叶尖会失速。

桨径

螺旋桨的直径。

桨距

螺旋桨在一种不能流动的介质中旋转,那么螺旋桨每转一圈,就会向前进一个距离,这个,就称为桨距。也叫螺距、总距。

定距螺旋桨

定距桨就是不能改变桨距的螺旋桨,这一类螺旋桨通常尺寸相对较小,只有在一定的空速和转速组合下才能获得最好的效率。

变距螺旋桨

恒速螺旋桨是最常见的变距螺旋桨类型。带动恒速螺旋桨旋转的发动机选定一个转速后就会保持转速不变,而只通过调节螺旋桨桨距的大小来变换升力。只要螺旋桨桨叶角位于恒速范围内,发动机转速就能维持恒定,只有在必要的时候,发动机转速将随空速和螺旋桨载荷的变化而适当地增加或者降低。

螺旋桨与电机的配合

定距螺旋桨使用时要配合特定的电机才能获得最好的效率。大螺旋桨有较大的惯性,需要较大的扭力才能改变转速,小螺旋桨则相反。低kV值电机在电压变化时转速变化小,扭力变化大,高kV值电机在电压变化时转速变化大,扭力变化小。因此,桨、机配合的基本原则是:大桨配合低kV值电机;小桨配合高kV值电机。

微轻型无人机常用定距螺旋桨,尺寸通常用XY来表示,其中X代表桨径,Y代表螺距,单位为英寸。例如,2210的螺旋桨尺寸为:桨径22英寸,螺距10英寸。9450螺旋桨尺寸为:桨径9.4英寸,螺距5.0英寸。

微轻型无人机一般使用2叶桨,少数使用3叶桨或4叶桨等。