摘 要：多旋翼無人飛行器螺旋槳雷諾數(shù)的變化范圍在104-105左右，屬于低雷諾數(shù)范圍，槳葉的氣動(dòng)性能由翼型決定，雷諾數(shù)的大小對翼型性能有著重要影響?；趧?dòng)量葉素理論，考慮粘性作用，對理論公式進(jìn)行修正，利用MATLAB、XFOIL軟件編制程序并進(jìn)行計(jì)算與分析。

關(guān)鍵詞：低雷諾數(shù)；螺旋槳；葉素理論；性能計(jì)算；MATLAB；XFOIL

電動(dòng)多旋翼無人飛行器在民用低空拍攝，架設(shè)電線、軍用偵查等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。旋翼槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)與周圍空氣相互作用，產(chǎn)生軸向拉力，為飛行提供升力。電動(dòng)多旋翼飛行器設(shè)計(jì)中為了簡化機(jī)體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)而普通采用幾何定距螺旋槳。動(dòng)量葉素理論、渦流理論是計(jì)算空氣螺旋槳?dú)鈩?dòng)性能的主要方法。文章基于動(dòng)量葉素理論[1]公式，簡化模型，利用matlab編制程序，利用Xfiol[2]（翼型分析軟件）計(jì)入粘性計(jì)算出翼型的二維升阻系數(shù)值，通過迭代計(jì)算，得到懸停和垂直飛行時(shí)螺旋槳的性能參數(shù)。

3 結(jié)束語

實(shí)際槳盤誘導(dǎo)速度沿槳葉是非均勻分布的，需通過復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算才能得到近似的分布值，通過簡化理論模型，忽略影響槳盤平面誘導(dǎo)速度大小與分布的因素，減少計(jì)算量。計(jì)算得到的槳葉結(jié)構(gòu)參數(shù)，是基于二維翼型氣動(dòng)特性進(jìn)行迭代而得出，而沒有進(jìn)行翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)與三維流場的數(shù)值分析。表中的計(jì)算結(jié)果為下一步的優(yōu)化算法提供初值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉沛清.空氣螺旋槳理論及其應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2]Mark Drela. XFOIL：An Analysis and Design System for Low Reynolds Number Airfoils. MIT Dept of Aeronautics and Astronautics，Cambridge，Massachusetts.

[3]ManikandanRamasamy.FlowfieldofaRotating-WingMicroAirVeh

icle[J].JOURNAL OF AIRCRAFT，2007.

[4]吳大衛(wèi)，李寒冰.微小型垂直起降飛行器升力螺旋槳實(shí)驗(yàn)[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2011，26（4）：898-902.

[5]朱自強(qiáng)，王曉璐.小型和微型無人機(jī)的氣動(dòng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)[J].航空學(xué)報(bào)，2006，27（3）：354-364.

[6]項(xiàng)松.一種高效率螺旋槳設(shè)計(jì)方法[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2015.

[7]J.F.Marchman.Clark-Y Airfoil Performance at Low Reynolds Numbers[J].AIAA，1984：52.

作者簡介：張利國（1972-），男，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：飛行器連接與裝配技術(shù)。

謝朝輝（1990-），男，山東臨沂人，在讀碩士，主要研究方向：飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析與試驗(yàn)。