好文档 - 专业文书写作范文服务资料分享网站

航模基础知识 原理与结构 - 图文

天下 分享 时间: 加入收藏 我要投稿 点赞

螺距太大而飞行速度不够快,则攻角太大而失速,这种情形在这里叫螺旋桨打滑,螺距太小而飞行速度太快,则攻角太小,效率则很差,所以结论是高速飞机用小桨大螺距,低速飞机用大桨小螺距。以前在莱特兄弟时代,飞机做好以后要拉一个绑在树上磅秤来测拉力,现在在航模飞行场上偶而也有人这么做,现在我们知道这是多余的,测得的拉力因没有飞机前进的速度,只是静拉力,所以只有在飞机静止时有效,飞机有了速度后就不准了。 二、工作原理

螺旋桨转动时,相对气流在桨叶剖面上产生的力可以分解为两个分力,即平行于模型前进速度的拉力P和与旋转速度平行的旋转阻力Q。整个螺旋桨产生的拉力就是每段桨叶剖面上旋转阻力Q的总和。

要使螺旋桨继续不断的旋转,就需要各螺旋桨提供克服旋转阻力的能量。为保证螺旋桨正常工作而需要动力系统提供的功率,称为螺旋桨的需用功率。在单位时间内螺旋桨拉力对模型做的功,称为可用功率。它等于拉力与飞行速度的乘积。可用功率与需用功率的比值就称为螺旋桨的功率。

可用功率螺旋桨的效率?

需用功率螺旋桨效率是评定螺旋桨好坏的一个标准。由于动力系统本身的损耗,以及螺旋桨旋转时需要克服旋转阻力,所以螺旋桨的效率总是小于1的。一般模型飞机螺旋桨的效率为0.5~0.75。

与机翼的升阻比一样,螺旋桨的拉力P与旋转阻力Q的比值也会随着迎角?变化而改变。迎角?的大小决定了桨叶剖面产生的拉阻比例的大小。如果桨叶在工作时迎角合适,其产生的拉力就最大,否则产生的拉力就最小。螺旋桨的效率高不高主要取决于桨叶各个剖面工作时的迎角合适不合适。对于一定形状的螺旋桨桨叶剖面,拉力与旋转阻力的最大比值也只是在某一个迎角下才能达到。这同机翼的情况相似。有的模型飞机为了提高螺旋桨的效率,采用的是可变距螺旋桨。

桨叶角?和迎角?的关系:

?????

而:

UVtg???

V2?rn在螺旋桨各剖面处,前进速度V和螺旋桨转速n都是一样的,而桨叶上不同剖面的半径r不同。因此螺旋桨从桨根到桨尖,桨叶角是逐渐减小的,每个桨叶剖面的弦线都不平行。螺旋桨的桨叶应当是一个扭曲的曲面。在正确设计的螺旋桨上,各剖面处的桨叶角均等于:

?????有用

三、螺旋桨几何尺寸

1、螺旋桨桨叶的宽度(b)

螺旋桨桨叶的宽度及桨叶剖面的弦长。一般用它与螺旋桨直径的比值来表示,称

61

为相对宽度:

b D螺旋桨各个剖面的相对宽度虽然是不相等的,但它却按照一定的规律变化。剖面宽度变化规律与所选择的桨叶平面图形有关。从简单的空气动力学的观点来看,椭圆形的桨叶平面形状最好,但一般为了设计和制造方便往往把螺旋桨的平面形状做成梯形的。

当发动机的转速比较高时,桨叶的宽度不宜过大,否则会降低转速。而转速慢的为了提高效率,桨叶宽度就大一些。

模型飞机螺旋桨桨叶的宽度与直径之比为0.07~0.11,一般桨叶最大宽度放在0.50~0.75半径处。

2、螺旋桨的桨叶角(?)

b相对?图2-40 桨叶角与拉力的关系

螺距 桨尖桨根 桨尖周长

图2-41 不同半径处桨叶角

62

桨叶角靠近桨根大,靠近桨尖小。桨尖处因为受到桨尖涡流的影响所产生的拉力的作用要减小一些。而尖根处线速度较低,拉力很小,因此常用球锥型的整流罩把桨根包住,以减少阻力。

3、桨叶剖面的翼型

螺旋桨桨叶的剖面大多数采用平凸翼型或者凹凸翼型。平凸翼型的桨叶所产生的拉力较小,但是旋转阻力也比较小。活塞发动机一般常用平凸剖面。凹凸翼型的剖面产生的拉力较大,但是旋转阻力也比较大。因此,速度快的模型用的螺旋桨多时为平凸翼型的,速度慢的为了提高效率采用的是凹凸剖面。一般用在低速模型上。

图2-42 螺旋桨实物照片

图中所示的螺旋桨,上面除了公司的标志外[APC],另外还有一组数字12x9,这是选择螺旋桨最重要的一组数字,12代表这支螺旋桨直径是12英寸,9代表螺距是9英寸,另一组数字305x227是公制表示,单位是mm,代表意义完全一样,直径的含义大家都了解,螺距的概念是螺旋桨旋转一圈(依螺旋桨的角度),理论上螺旋桨前进的距离(如图5-2)。当螺旋桨旋转时桨上的点因距离轴心的不同,行走的距离也不同(=2 x 3.1416 x r),现在的螺旋桨都是定螺距桨,就是旋转一圈桨上每一点的螺距都一样,所以越靠近轴心,桨叶角越大,桨尖部分角度就比较小。当然还有一种定螺角桨,这种桨桨上每一点角度都一样,当旋转一圈时桨上每一点的螺距都不一样,越靠桨尖越大,

螺距最好的解决办法当然是使用变距螺旋桨,可依飞行速度不同改变螺距,二次大战后大部分的螺旋桨飞机都已使用变距螺旋桨,这一技术可依飞机飞行速度变换螺距以取得更佳的效率,万一引擎熄火还可以打顺桨,使螺旋桨的阻力减至最低增加滑行距离。日本MK模型出过一组60级用的可变距桨,但在美国模型飞机禁止用可变

63

距桨,怕飞出来伤人,此外螺旋桨靠轴心部分效率很差,所以很多场合都装上机头罩以减低阻力。

四、螺旋桨的分类

螺旋桨可依不同方式分类如下: 1、依桨叶数:

单桨:竞速机常用,可避免吃到前叶的尾流,效率最佳,但另一端要配平。 双桨:最常见的型式,合理的效率,容易平衡。

三桨以上:像真机或桨叶长度受限时使用,效率稍差。 2、依推力方向:

拉力桨:即正桨,从飞机前面产生拉力使飞机向前。

推力桨:即反桨,从飞机后面产生推力使飞机向前,少数引擎可逆转,双引擎飞机其中一个引擎逆转用反桨以抵消反扭力。

3、依材值:

木桨:刚性好,重量轻,但易损坏。

塑胶桨:便宜,选择性多,较不易损坏。 碳纤桨:最好,最贵。

五、螺旋桨与发动机的匹配

螺旋桨的效率还与发动机有很大关系。如果发动机配备了不合适的螺旋桨,将使发动机的转速不够、动力下降、能耗增加。现在的航模很少直接有发动机驱动螺旋桨,因为螺旋桨转速高,当阻力增大时拉力增加比较小。因此都倾向于使用大直径、长螺距的螺旋桨配以减速组,否则只能使小直径、短螺距的螺旋桨。

有一类螺旋桨动力组是将小直径、大叶片的螺旋桨安装在涵道管内,称为涵道风扇,可由电动机或者内燃机直接带动,往往用于像真模型喷气飞机中,由于螺旋桨直径小,效率比较低,但是有比较高的象真度。

电动涵道风扇 京商的F86油动涵道

64

第七节 飞行姿态与平衡安定性

航空模型飞行时安全非常重要。如果飞行稳定性不好,则飞机很难控制,非常容易出事。一旦出事,轻则损机折翼,重则报废伤人。而由于模型飞机的雷诺数要比真飞机小的多,对于其稳定性要求就更高,这就需要仔细调试。

一、模型飞机的总体结构

飞机能否安定,直接受飞机上所受力的影响。我们有必要对飞机的整体结构先作一了解。

1 2

10

11

12

9

3

4

8

13 14

7

6

5

1、螺旋桨,2、整流罩,3、翼根,4、前缘,5、翼端,6、副翼,7、后缘,8、襟翼,9、机身,10、座舱罩,11、方向舵,12、垂直安定翼,13、水平安定翼,14、升降舵

图2-43 模型飞机各部分名称

螺旋桨:螺旋桨是飞机上用来产生拉力的工具。在船舶上也广泛地应用螺旋桨,但由于水的密度比空气大得多,所以船用螺旋桨与飞机用的螺旋桨有很大的区别.但它们产生拉力的原理是基本相同的。从原理上看,螺旋桨与风扇(即轴流式风机)也十分相似,所不同的只是人们把风扇作为鼓风的工具而没有应用它能产生拉力的功能,相反,把螺旋桨作为产生拉力的工具而没有利用它能鼓风的功能。

螺旋桨上产生拉力和机翼产生升力,在原理上是完全相似的。如果在两个机翼中间安装上一根横轴,使两片机翼绕这轴旋转。当这样—个机翼旋转时,由旋转产生的相对气流吹在它上面便可能产生空气动力,这个空气动力在与旋转轴平行方向的分力便是拉力。

由于飞机飞行时机翼只有一个向前的运动,而螺旋桨除了自己转动之外,还随着飞机一起向前运动,所以螺旋桨桨叶的运动比起飞机的机翼就复杂得多。为了保证螺旋桨叶片上的每个剖面都能在比较有利的状态下工作,人们往往把它制作成扭曲的形状。

整流罩:桨轴处因为效率低,产生拉力很小,所以一般不做成桨叶,而是用整流

65

航模基础知识 原理与结构 - 图文

螺距太大而飞行速度不够快,则攻角太大而失速,这种情形在这里叫螺旋桨打滑,螺距太小而飞行速度太快,则攻角太小,效率则很差,所以结论是高速飞机用小桨大螺距,低速飞机用大桨小螺距。以前在莱特兄弟时代,飞机做好以后要拉一个绑在树上磅秤来测拉力,现在在航模飞行场上偶而也有人这么做,现在我们知道这是多余的,测得的拉力因没有飞机前进的速度,只是静拉力,所以只有在飞机静止时有效,飞机有了速度
推荐度:
点击下载文档文档为doc格式
2leev486c238ccg96paz
领取福利

微信扫码领取福利

微信扫码分享