Rotor

螺旋桨的气动力和扭矩的计算。

模块类型: SubSystem

库中的路径:

/Aerospace/Propulsion/Rotor

资料描述

座 Rotor 计算螺旋桨产生的气动力和气动扭矩的分量。块还可以考虑到由于叶片在水平飞行中的摆动运动而引起的螺旋桨盘的倾斜。

气动力的组成部分:

哪里

-螺杆的推力系数;
-空气密度;
-螺杆的半径;
-螺杆的角速度。

气动力矩的组成部分:

哪里 -螺杆的扭矩系数。

如果选中该复选框 Compute CT and CQ ，该单元根据叶片元件的理论计算螺旋桨的推力和扭矩系数。

按照Prandtl提出的计算端部损失的简化方法，由公式求出叶片基本截面的推力系数:

哪里

-反映叶片端部载荷下降因子的函数;
-流量;
-截面的相对半径。

式中包含的指数函数指标，等于

哪里 -叶片的数量，由参数决定 Number of blades .

根据叶片元件的理论，由公式求出叶片基本截面的推力系数:

哪里

-填充因子;
-参数定义的和弦 Chord, [m] ;
-参数定义的半径 Radius, [m] ;
-提升力曲线的斜率，由参数确定 Lift curve slope (per rad) ;
-叶片末端的安装角度，由参数决定 Twist distribution .

将方程的右边相等后，得到的方程它是在数值上解决相对于 . 知道了流量系数，就能够利用积分公式确定整个叶片的推力系数。

计算扭矩系数的算法类似。扭矩系数通过以下关系与叶片基本段的推力系数相关:

限制

该块不模拟叶片的摆动和循环运动。 *块使用叶片旋转变化的理想和线性规律，由参数设置 *Twist distribution . 在这种情况下，叶片的提升力曲线的弦和斜率被认为是恒定的。

港口

入口处

# *Ω_b(rad/s)*为螺杆的角速度

+ 标量,标量

Details

螺旋桨绕其轴线相对于机身（机身）的旋转角速度，rad/sec。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

# *r_b(kg/m³)*为空气的密度

+ 标量,标量

Details

空气密度，kg/m³。值必须大于零。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

# V_b(m/s) — 螺杆转速

+ 一个3乘1向量

Details

螺杆速度在相关坐标系中的分量，m/s。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Modeling 价值 With flap effects.

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

# *ω_b(rad/s)*为飞行器的角速度

+ 一个3乘1向量

Details

相关联的坐标系中的飞行器角速度的分量，rad/s。

依赖关系

要使用此端口，请设置参数 Modeling 价值 With flap effects.

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

出口；出口

# F_xyz(N) — 气动力

+ 一个3乘1向量

Details

气动力在相关坐标系中的分量，定义为矢量。向量元素:

-纵向力;
-牵引力;
-侧向力。

它们以力的单位测量。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

# M_xyz(N-m) — 气动力矩

+ 一个3乘1向量

Details

相关坐标系中的空气动力矩的分量，定义为矢量。向量元素:

-横向力矩;
-一个正常的时刻;
-纵向力矩。

它们以矩为单位测量。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

# C_T — 推力系数

+ 标量,标量

Details

推力系数。

依赖关系

要使用此端口，请选中复选框*输出计算CT和CQ*。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

# *C_Q*是的扭矩系数

+ 标量,标量

Details

的扭矩系数。

依赖关系

要使用此端口，请选中复选框*输出计算CT和CQ*。

数据类型	`漂浮64`</无翻译> 支持复数::无

参数

主组

# Modeling — 推力的计算方法
Without flap effects | With flap effects

Details

推力的计算方法:

Without flap effects -不考虑叶片的几何形状;
With flap effects —考虑到叶片的几何形状和螺旋桨盘在水平飞行中的倾斜。

值	`Without flap effects` \| `With flap effects`
默认值	`Without flap effects`
程序使用名称	`modelMode`
可调谐	无
可计算	是

Rotor

# Number of blades — 叶片数量

Details

叶片的数量。值必须大于零。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects.

默认值	`2.0`
程序使用名称	`Nb`
可调谐	无
可计算	是

# Compute CT and CQ — 推力和扭矩系数的计算

Details

选中此框，以便在单元内部计算螺杆的推力和扭矩系数。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`CTcheck`
可调谐	无
可计算	是

# Output computed CT and CQ — 计算的推力和扭矩系数的输出

Details

选中此框可添加新的输出端口以输出计算出的螺旋桨推力和扭矩系数。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ .

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`CTout`
可调谐	无
可计算	是

# Thrust coefficient (CT) — 推力系数

Details

螺杆的推力系数。值必须大于零。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 Compute CT and CQ .

默认值	`0.0107`
程序使用名称	`CT`
可调谐	无
可计算	是

# Torque coefficient (CQ) — 扭矩比

Details

螺杆的扭矩系数。值必须大于零。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中该框。 Compute CT and CQ .

默认值	`0.00078263`
程序使用名称	`CQ`
可调谐	无
可计算	是

进行

# Radius, [m] — 半径

Details

该值必须大于零。

默认值	`0.033`
程序使用名称	`R`
可调谐	无
可计算	是

# Chord, [m] — 和弦

Details

螺丝的八九不离十，m.值必须大于零。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects.

默认值	`0.01`
程序使用名称	`c`
可调谐	无
可计算	是

# Hinge offset, [m] — 水平铰链的拆卸

Details

螺杆的旋转轴线到铰链轴线的距离，这保证了叶片的摆动运动。它以米为单位。值必须大于或等于零。

通常，螺旋桨的值为零。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects.

默认值	`0.0`
程序使用名称	`e`
可调谐	无
可计算	是

# Lift curve slope (per rad) — 提升力曲线的斜率

Details

升力系数相对于迎角的导数。值必须大于零。

不考虑根据攻角改变值。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects.

默认值	`5.5`
程序使用名称	`clalpha`
可调谐	无
可计算	是

# Lock number — 质量特性

Details

螺旋桨叶片的质量特征。值必须大于零。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects.

默认值	`0.6051`
程序使用名称	`gamma`
可调谐	无
可计算	是

# Twist distribution — 扭转变化规律
Linear | Ideal

Details

扭转变化规律:

Linear -线性的。

几何叶片旋转的模型由依赖性描述 .
Ideal -完美。

几何叶片旋转的模型由依赖性描述 .

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects.

值	`Linear` \| `Ideal`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`twistType`
可调谐	无
可计算	是

# Blade root angle, [rad] — 节的安装角度

Details

螺旋桨叶片截面的安装角度我很高兴。值必须大于零。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects，并且对于*Twist distribution*参数，设置值 Linear.

默认值	`0.2548`
程序使用名称	`theta0`
可调谐	无
可计算	是

# Blade twist angle, [rad] — 扭曲角度

Details

螺旋桨叶片截面的旋转角度我很高兴。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects，并且对于*Twist distribution*参数，设置值 Linear.

默认值	`-0.1361`
程序使用名称	`theta1`
可调谐	无
可计算	是

# Blade tip angle, [rad] — 安装角度

Details

螺旋桨叶片的安装角度我很高兴。值必须大于零。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Compute CT and CQ 或为参数设置 Modeling 价值 With flap effects，并且对于*Twist distribution*参数，设置值 Ideal.

默认值	`0.1018`
程序使用名称	`thetaTip`
可调谐	无
可计算	是

文学作品

磅，P.E.I.（2007）。大型四旋翼微型飞行器的设计，建造和控制（澳大利亚国立大学博士论文）。
Riether，F.（2016）。使用基于张量分解的全局最优控制和板载视觉惯性估计的敏捷四旋翼机动（麻省理工学院博士论文）。
Alayan O.M.直升机飞行的空气动力学和动力学：教科书/O.M.Alayan，V.F.Romasevich，V.S.Sovgirenko;由技术科学候选人A.M.Zagordan编辑。 -M.：Voenizdat，1973。 -445页：生病了。
Shaidakov V.I.，Maslov A.D.螺旋桨叶片的空气动力学设计：教科书。莫斯科：MAI出版社，1995年。 68p.：生病了。
B.N.尤里耶夫。直升机的空气动力学计算。国防工业国家出版社。莫斯科，1956年。