飞机电动及螺旋桨动力系统理论知识

飞机电动及螺旋桨动力系统理论知识

飞机电动及螺旋桨动力系统理论知识

电动系统

目前大型、小型、轻型无人机广泛采用的东西装置为活塞发动机

系统。而出于成本和使用方便的考虑，微型无人机中普遍使用的是

电动动力系统。电动动力系统主要由动力电机、动力电源、速调系

统三部分组成。

1.动力电机

微路飞怎么画 型无人机使用的动力电机可以分为两类：有刷电动机和多字成语 无刷电

动机。其中有刷电动机由于效率较低，在去人机领域已逐渐不再使

用。

电动机的型号主要以尺寸为依据。比如，有刷370电机，是指它

不包括轴的长度是37mm;无刷外电子2208电机是指它定子线圈的直

径是22mm，不包括轴电子线圈的长度是8mm。当然有一些型号是说

它相当于某级别的，还有一些事厂家自己命名的。电动机的技术指

标很多，与无人机动力特征最相关的两个是转速和功率。转速一般

用kV来表示，所谓kV是指每伏特(V)能达到的每分钟转速。比如，

使用kV1000的电机，11.1V的电池，电机转速应该是

100011.1=11100，每分钟11100转。

无人机使用电动机作为动力具有其他动力装置无法比拟的优点，

如结构简单、重量轻、使用方便，可使无人机我的噪声和红外特征

很小，同时又能提供与内燃机不相上下的比功率。它尤其适合作为

低空、低速、微型无人机的动力。如美国FQM-151A“指针”手抛式

无人机使用一台300W衫钴电动机，法国“方位角”便携式轻型无人

机使用一台600W无刷直流电机，俄罗斯“蜻蜓”短程监视和环境监

控无人机使用一台7.5kW电机。

2.动力电源

动力电源主要为电动机的运转提供电能。通常采用化学电池来作

为电动无人机的动力电源，主要包括镍氢电池、镍铬电池、锂聚合

物、锂离子动力电池。其中，前两种电池因重量重，能量密度低，

现已基本上被锂聚合物动力电池取代。

表示电池性能的标称有很多，无人机动力系统设计中最关心的是

电压、容量和放电能力。电池的电压用伏特(V)。

镍氢电池的标称电压是1.2V，充电后电压可达1.5V，放电后的

保护电压为1.1V;

锂聚合物电池的标称电压是3.7V，充电后电压可达4.2V，放电

后的保护电压为3.6V。

电池的容量是用毫安时(mAh)来表示的，它的意思是电池以某个

电流来放电能维持一小时。

电池的放电能力是以倍率(C)来表示的，它的意思是说按照电池

的标称容量最大可达到多大的放电电流。例如，一个1000mAh、10C

的电池，最大放电电流可达100010=10000毫安，即10安培(A)。

根据欧姆定理，我们知道，电压等于电流乘以电阻，所以电压和

电阻是定数时，电池的放电电流也是一定的。

3.调速系统

动力电机的调速系统成为电调，全程为电子调速器，简称ESC。

针对动力电机不同，可分为有刷电调和无刷电调。它根据控制信号

调节电动机的转速。

对于它们的连接，一般情况如下：

(1)电调的输入线与电池连接;

(2)电调的输出线(有刷两根、无刷三根)与电机连接;

(3)电调的信号线与接收机连接。

另外，电调一般有电源输出功能(BWC)，即在信号线的正负极之

间有5V左右的电压输出，通过信号线为接收机及舵机供电。

涡喷

有人机涡轮喷气发动机技术的发展，为无人机涡轮喷气发动机的

发展提供了重要的技术基础。目前小型涡轮喷气发动机已在少数高

速无人靶机及突放无人机中得到应用。

小型涡轮喷气发动机机构包含四部分：压气机、燃烧室、涡轮、

喷管。压气机使空气以高速度通过气道到达燃烧室。燃烧室包含燃

油入口和用于燃烧的点火器。膨胀的空气驱动涡轮，涡轮同时通过

轴连接到压气机，使发动机循环运行。从喷管拍出加速的高温燃气

为整机提供推力。

其他装置

除上述动力系统外，无人机中海油少数涡轴、涡桨、涡扇等动力

装置的应用写给女朋友 。从现有在役无人机装置的情况来看，涡轴发动机适用

于中低空、低速短距/垂直起降无人机和倾转旋翼无人机，飞机起飞

质量可达1春季的诗句 000kg;涡桨发动机适用于中高空长航时无人机，飞机起

飞质量可达3000kg(见图2.25);涡扇发动机适用于高空长航时无人

机和无人战斗机，飞机起飞质量可以很大，如“全球鹰”重达

11.6火灾自救方法 t。

螺旋两字网名简单气质 桨

螺旋桨是一个旋转的翼面，适用于任何机翼的诱导阻力，失速和

其他空气动力学原理也都对螺旋桨适用。它提供必要的拉力或推理

使飞机在空气中移动。螺旋桨产生推力的方式非常类似于机翼产生

升力的方式。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，因此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。桨叶尖部中暑英文 线速度比

靠近毂轴部位的要快，因为相同时间内叶尖要旋转的距离比毂轴附

近要长。从毂轴到叶尖安装角的变化和线速度的相应变化就能够在

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

轴附近的部分将会有负迎角，而叶尖会失速。

轻型、微型无人机一般安装定距螺旋桨，大型、小型无人机根据

需要可通过安装变距螺旋桨提高动力性能打字文章 。

1.定距螺旋桨

定距桨不能改变桨距。这种螺旋桨，只有在一定的空速和转速组

合才能获得最好的效率。另外，还可以把定距桨分为两种类型，爬

升螺旋桨和巡航螺旋桨。飞机师安装爬升螺旋桨还是巡航螺旋桨，

依赖于它的预期用途。

(1)爬升螺旋桨有小的桨距，因此旋转阻力更多。阻力较低导致

转速更高，和具有更多的功率能力，在起飞和爬升时这增加了性能，

但是在巡航飞行时降低了性能。

(2)巡航螺旋桨有高桨距，因此旋转阻力更多。更多阻力导致较

低转速，和较低的功率能力，它降低了起飞和爬升性能，但是增加

了高速巡航飞行效率。

螺旋桨通常安装在轴上，这个轴可能是发动机曲轴的延伸。在这

种情况下，螺旋桨转速就和曲轴的转速相同了。某些其他发动机，

螺旋桨是安装在和发动机曲轴经齿轮传动的轴上。这是，曲轴的转

速就和螺旋桨的转速不同了。

轻型、微信无人机常用定距螺旋桨，尺寸通常用XY来表示，

其中X代表螺旋桨直径，单位为英寸(in)，Y代表螺距，即螺旋桨

在空气中旋转一圈桨平面经过的距离，单位为英寸(in)。例如，

2210的螺旋桨尺寸为：桨径22in，约为55.88cm，螺距10in，约

为25.4cm。

轻型、微型无人机一般使用2叶桨，少数使用3叶桨或4叶桨等。

根据无人机行业习惯，通常定义右旋前进的螺旋桨为正桨，左旋前

进的螺旋桨为反桨。桨径20in以下的螺旋桨有木材、工程塑料或碳

纤维等材质，需要根据实际需要选用。部分螺旋桨桨叶设计成马刀

形状，桨尖后掠，这样可以在一定程度上提高效率。

2.变距螺旋桨

一些较旧的可调桨距螺旋桨只能在地面调节，大多数现代可调桨

距螺旋桨被设计成可以在飞行中调节螺旋桨的桨距。第一代可调桨

距螺旋桨只提供两个桨距设定---低桨距设定和高桨距设定。然而，

今天，几乎所有可调桨距螺旋桨系美人图片 统都可以在一个范围内调节桨距。

恒速螺旋桨比其他螺旋桨更有效率是因为它能够在特定条件下选择

最有效率的发动机转速。

装配恒速螺旋桨的无人机有两项选择，油门控制和螺旋桨控制。

油门控制功率输出，螺旋桨控制调节发动机转速。

恒速螺旋桨的桨叶角范围由螺旋桨的恒速范围和高低桨距止位来

确定。只要螺旋桨桨叶角位于恒速范围内，而不超过任何一个桨距

止位，发动机转速就能维持恒定。然而，一旦螺旋桨桨叶到达止位，

发动机转速讲随空速和螺旋桨载荷的变化而适当地增加或者降低。

例如，选择了一个特定的转速，飞机速度降低到足够使螺旋桨桨叶

旋转直到到达低桨距止位，如果需要空速再次降低，必须减小发动

机转速，就像安装了固定桨距螺旋桨一样。当恒速螺旋桨的飞机加

速到较快的速度是还会发生相同的情况。随着飞机加速，螺旋桨桨

叶增加，以维持选定的转速直到到达高桨距止位。一旦达到止位，

桨叶角就不能再增加，如果需要再加速，发动机必须增加转速。

在装配恒速螺旋桨的飞机上，功率输出由油门控制，用进气压力

表指示。这个仪表测量进气道歧管中油气混合气的绝对压力，更精

准的说法上测量歧管绝对压力(MAP)。在恒定转速和高度条件下，产

生功率的大小直接和流到燃烧室的油气混合流有关。当你增加油门

设定时，流动发动机的油气就会增多，因此，歧管绝对压力增加。

当发动机不运行时，歧管压力表指示周围空气压北京高考 力。当发动机气动

后，歧管压力指示将会降低到一个低于周围空气压力的值。